Розгадано таємницю однобічного магнітного поля стародавнього Марса

Марс, наша загадкова червона сусідка, продовжує розкривати свої таємниці науковцям. Одним із найцікавіших відкриттів останніх років стало підтвердження того, що колись планета мала власне магнітне поле. Проте це поле мало незвичайну особливість — воно охоплювало лише південну півкулю планети.

Нове дослідження, проведене науковцями з Інституту геофізики Техаського університету, пропонує переконливе пояснення цього феномену. Вчені висунули теорію, що ядро Марса могло бути повністю рідким, що й призвело до формування такого незвичного однобічного магнітного поля.

На відміну від Землі, де магнітне поле створюється взаємодією твердого внутрішнього та рідкого зовнішнього ядра, марсіанська ситуація могла бути зовсім іншою. Наше земне ядро складається з двох частин: твердого внутрішнього ядра, де залізо та нікель перебувають у твердому стані через величезний тиск, та рідкого зовнішнього ядра, яке й генерує магнітне поле планети.

Традиційно вважалося, що Марс мав подібну будову ядра мільярди років тому, коли підтримував власне магнітне поле. Проте нові дані свідчать про інше. Відсутність намагнічених порід у великих ударних басейнах, таких як Еллада та Ісідіс, які сформувалися приблизно 3,9 мільярда років тому, вказує на те, що глобальне магнітне поле на той час вже припинило своє існування.

Ключовим моментом у новому дослідженні стало пояснення разючої різниці у силі магнітного поля між північною та південною півкулями Марса. Ця особливість була вперше помічена під час місії Mars Global Surveyor у 1997 році та згодом підтверджена даними посадкового апарата InSight.

Чі Янь та його колеги з Техаського університету запропонували двоскладове пояснення цього явища. По-перше, червона планета могла мати повністю розплавлене ядро. По-друге, існувала значна різниця температур між північною та південною півкулями, що призводило до втрати тепла переважно через південну півкулю.

Для перевірки своєї теорії дослідники створили комп'ютерну модель раннього Марса, використовуючи суперкомп'ютер Мерілендського центру передових обчислювальних досліджень. Вони експериментували з різними параметрами гідродинаміки Марса та теплопровідності його кори. Результати показали, що найточніше відповідають даним InSight та Global Surveyor саме ті умови, коли ядро Марса було повністю розплавленим, а між півкулями існувала значна різниця в теплопровідності.

Це відкриття має важливе значення для розуміння планетарного динамо — процесу, який створює магнітні поля планетарного масштабу. У випадку Марса повністю розплавлене ядро могло бути головним рушієм цього процесу. Якщо південна півкуля мала значно вищу теплопровідність, тепло могло виходити переважно через неї, спричиняючи турбулентність, яка створювала планетарне динамо переважно на південній стороні планети.

Дослідники пропонують продовжити аналіз сейсмічних даних з InSight для пошуку додаткових доказів на підтримку теорії розплавленого ядра. Також важливим напрямком подальших досліджень може стати вдосконалення моделювання для ширшого діапазону внутрішніх та зовнішніх планетарних умов та глибше вивчення марсіанських метеоритів з різних регіонів та періодів.

Це дослідження має важливі наслідки для розуміння можливості існування життя на Марсі в минулому. Відсутність глобального магнітного поля призвела до того, що сонячний вітер поступово позбавив планету більшої частини її атмосфери протягом мільярдів років. Розуміння того, як і чому Марс втратив своє магнітне поле, може допомогти нам краще зрозуміти умови, необхідні для підтримки життя на інших планетах.

Дослідження було проведене під керівництвом Чі Яна та його колег з Інституту геофізики Техаського університету, з використанням обчислювальних потужностей Мерілендського центру передових обчислювальних досліджень.