Удивительные обсуждения внеземной жизни на Марсе.

Когда Марс потерял своё магнитное поле?

На протяжении многих лет учёные полагали, что это поле исчезло более 4 миллиардов лет назад, в результате чего атмосфера Марса медленно разрушалась под действием солнечного ветра. Однако, согласно новому исследованию , проведённому сотрудниками Университета Британской Колумбии (UBC), были наложены новые ограничения на исчезновение этого магнитного поля, что указывает на то, что магнитное поле Марса существовало на сотни миллионов лет дольше, чем считалось ранее.

Исследование, которое описывает результаты работы, было недавно опубликовано в журнале Science Advances. Оно было проведено Анной Миттельхольц – научным сотрудником Департамента наук о Земле, океане и атмосфере UBC. К ней присоединилась Кэтрин Джонсон, старший научный сотрудник Института планетологии (PSI), и международная команда исследователей.

Как и на Земле, считается, что глобальное магнитное поле Марса было результатом динамо-эффекта, вызванного вращением его ядра. Это происходит, когда жидкое внешнее ядро ​​вращается вокруг твёрдого внутреннего ядра, в противоположном направлении. К сожалению, магнитное поле исчезло и это привело к тому, что атмосфера планеты со временем была разрушена до такой степени, что она стала чрезвычайно тонкой.

Учёные связывают это с более низкой массой и плотностью Марса (по сравнению с Землёй), что привело к более быстрому охлаждению внутренней части Красной планеты. Таким образом внешнее ядро ​​планеты стало твёрдым, что остановило эффект марсианского динамо. Между тем считается, что его внутреннее ядро ​​находится в жидком состоянии, потому что давление внутри Марса слишком низкое, чтобы оно затвердело.

В прошлом учёные полагались на изучение намагниченных пород на поверхности и под поверхностью Марса, чтобы восстановить историю магнитного поля планеты – особенно лавовых пород. Этот тип камня берёт начало в мантии планеты, а затем поднимается на поверхность в результате вулканической активности. Поскольку лава охлаждается достигнув поверхности, то минералы входящие в её состав, выравниваются с глобальным магнитным полем.

Исследовав намагниченные образцы поверхностных пород, учёные обнаружили, что динамо было активным между 4,3 и 4,2 млрд. лет назад. Однако, прошлые исследования горных пород, проведённые в трёх крупных бассейнах – Эллады, Аргире и Исидиса – которые образовались 3,9 миллиарда лет назад, привели большинство учёных к выводу о том, что к этому времени динамо было уже неактивно.

Но после анализа новых данных, полученных орбитальным аппаратом MAVEN (НАСА), команде была представлена ​​другая картина. Как объяснила Миттельхольц в недавнем пресс-релизе:

“Мы обнаружили, что марсианское динамо работало 4,5 млрд. лет назад и 3,7 млрд. лет назад. Динамо рассказывает нам об истории планеты, её эволюции и о том, как она оказалась там, где она находится сегодня”.

Предыдущие данные о магнитном поле Марса были собраны спутником MGS, который находился на орбите над Красной планетой в период с 1999 по 2006 годы. По большей части, эта миссия НАСА проводила свои наблюдения, находясь на расстоянии 400 километров над поверхностью. Миссия MAVEN, которая начала свою работу в 2014 году, смогла уловить более слабые сигналы, поскольку она находилась на расстоянии всего 135 километров над поверхностью.

Новые данные MAVEN обнаружили явные свидетельства магнитного поля, исходящего от лавового потока Lucus Planum, который образовался около 3,7 миллиардов лет назад, и показали наличие магнитного поля в тот период. Это указывает на то, что марсианское магнитное поле существовало намного позже, чем предполагали предыдущие исследования.

Кроме того, было обнаружено наличие магнитного поля низкой интенсивности над бассейном Бореалис в северном полушарии планеты. Это одна из древнейших особенностей Марса, возникшая 4,5 миллиарда лет назад, когда самому Марсу было немногим более 100 миллионов лет. Эти два наблюдения указывают на существование динамо в самом начале истории Марса и на то, что оно длилось на полмиллиарда лет дольше, чем думали многие учёные.

Чтобы объяснить отсутствие намагниченных пород в бассейнах Эллады, Аргире и Исидиса, исследователи предлагают два возможных объяснения. С одной стороны, динамо могло остановиться, прежде чем эти бассейны сформировались. С другой стороны, возможно, что удары, которые сформировали их, сместили кору, содержащую минералы, которые могли иметь сильную магнитную сигнатуру.

Больше информации: https://advances.sciencemag.org/

• shortstoryf
• On 31.10.2017

Марс обладает невидимым магнитным хвостом, который закручивается из-за взаимодействия с солнечным ветром. Об этом говорят данные от космической станции MAVEN, находящейся на марсианской орбите и собирающей ценную информацию о том, как красная планета могла потерять большую часть своей атмосферы и воды. В результате этого события планетарного масштаба Марс превратился из мира, который мог поддерживать существование жизни миллиарды лет назад в холодное и неприветливое место сегодня. Учёные считают, что процесс, который создаёт турбулентности в магнитном хвосте, мог позволить части уже разреженной атмосферы улетучиваться в космос.

“Мы обнаружили, что магнитный хвост Марса уникален для Солнечной Системы. Он не походит на магнитохвост у Венеры, у которой вообще нет собственного магнитного поля, не похож и на Землю, которая окружена собственным внутренне генерируемым магнитным полем. У Марса мы наблюдаем совмещение двух этих особенностей.”, – Джина Дибрэччо из Центра космических полётов НАСА, координатор проекта MAVEN.

Эта информация впервые была озвучена 19 октября 2020 года на 49 собрании Американского Астрономического Общества, а конкретно на секции планетарных наук. Учёные выяснили, что у процесса, который они назвали магнитным пересоединением, должна быть большая роль в создании марсианского магнитохвоста, потому что если оно происходит, то возникает именно скрученный хвост.

“Наша модель предсказала, что магнитное пересоединение заставит магнитохвост Марса скручиваться на 45 градусов от того положения, которое ожидалось бы нами, основываясь на направлении магнитного поля, которое несёт солнечный ветер. Когда мы сравнили наши предсказания с данными MAVEN по направлениям магнитных полей Марса и солнечного ветра, то оказалось, что эти объекты хорошо согласуются друг с другом”.

Марс потерял своё глобальное магнитное поле миллиарды лет назад и теперь просто обладает включениями “окаменелостей” поля, распределёнными в определённых участках поверхности. Согласно новой работе, магнитный хвост формируется, когда магнитные поля, которые несёт солнечный ветер, присоединяются к магнитным полям, включённым в поверхность Марса. Это явление и является магнитным пересоединением. Солнечный ветер – поток электрически проводимого газа, постоянно движущийся от поверхности Солнца в космическое пространство на скорости примерно 1.6 миллиона километра в час. Он же переносит с собой магнитное поле от Солнца. Если оказывается так, что поле солнечного ветра ориентировано в противоположном направлении от поля марсианской поверхности, они объединяются посредством магнитного пересоединения.

Представление художника о сложной среде магнитного поля Марса. Жёлтые линии показывают линии магнитного поля от Солнца, которое несёт солнечный ветер, синиe линии представляют марсианские поверхностные магнитные поля, белые искры – магнитное пересоединение, красные линии – пересоединённые магнитные поля, которые соединяют поверхность с космическим пространством через магнитохвост. Источник: Anil Rao/Univ. of Colorado/MAVEN/NASA GSFC

Это процесс также может выбросить часть атмосферы Марса в космос. У верхних слоёв атмосферы Марса есть электрически заряженные частицы (ионы), которые отвечают на электрические и магнитные силы и перемещаются вдоль линий магнитного поля. Так как марсианский магнитохвост формируется посредством связывания поверхностных полей с полями солнечного ветра, у ионов в верхних слоях марсианской атмосферы появляется путь ухода в космос.

Так как на Марсе, фактически, присутствует путаница из поверхностных магнитных полей, учёные давно предполагали, что марсианский магнитохвост будет сложным гибридом между теми планетами, у которых нет поля вообще, и теми, которые обладают глобальным магнитным полем. Обширная информация от MAVEN по состоянию магнитного поля позволила команде учёных быть первой, кто подтвердил это. Аппарат постоянно изменяет свою орбитальную ориентацию относительно Солнца, позволяя проводить измерения, покрывая все области Марса. В результате этого была создана карта магнитного хвоста и его взаимодействия с солнечным ветром.

Магнитные поля невидимы, но их направление и сила могут быть измерены специальным прибором – магнитометром. Исследователи планируют изучить данных от других инструментов на MAVEN, чтобы понять, вылетают ли частицы из тех же областей, где наблюдается магнитное пересоединение. Всё это необходимо для того, чтобы подтвердить или опровергнуть мнение о том, что это явление может вносить свой вклад в унос атмосферы, и определить, насколько активно это происходит. Затем начнётся кампания по сбору данных магнитометра, которая продлится несколько лет. В это время планируется собрать информацию о том, как поверхностные магнитные поля влияют на хвост по мере того, как Марс оборачивается вокруг своей оси. Это вращение вместе с постоянно меняющимся магнитным полем солнечного ветра создаёт чрезвычайно динамичный марсианской магнитохвост”.

По информации НАСА.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Метки

MAVEN магнитное поле Марс Планета Солнечная система

Ученые из NASA хотят восстановить магнитное поле Марса и сделать планету обитаемой

Ученые из аэрокосмического агентства NASA предложили амбициозный, но в то же время весьма дерзкий план, согласно которому Марсу можно будет вернуть его атмосферу и сделать Красную планету обитаемой для будущих поколений колонистов с Земли. По мнению специалистов, создание огромного магнитного экрана вокруг Марса позволит уберечь его от воздействия солнечных ветров и восстановить атмосферу планеты. Терраформирование ее поверхности, в свою очередь, позволит вернуть на планету воду.

Может, Марс сейчас и выглядит как холодная и безжизненная пустыня, однако когда-то Красная планета обладала плотной атмосферой, которая могла поддерживать наличие на поверхности глубоких океанских вод. Кроме того, Марс когда-то был гораздо теплее и, вполне возможно, обладал обитаемым климатом.

Ученые считают, что Марс утратил почти всю свою атмосферу, когда его защитное магнитное поле исчезло несколько миллиардов лет назад. В результате этого солнечный ветер – высокозаряженные частицы, излучаемые Солнцем, – в буквальном смысле стали рвать атмосферу Красной планеты на части и продолжают это делать по сей день.

Новые компьютерные модели NASA говорят о том, что есть способ вернуть Марсу его плотную атмосферу. И для этого совсем не потребуется использовать ядерную бомбардировку, как это однажды предложил сделать Илон Маск. Вместо этого космическое агентство считает, что решением вопроса может стать создание искусственного и достаточного мощного магнитного щита, который послужит заменой утраченной Марсом собственной магнитосферы, предоставив шанс естественным образом восстановить его атмосферу.

В представленной на прошедшем на прошлой неделе мероприятии Planetary Science Vision 2050 Workshop презентации руководитель отдела планетарных исследований NASA Джим Грин рассказал о том, что создание «искусственной магнитосферы» между Марсом и Солнцем теоретически сможет экранировать Красную планету, образовав вокруг нее защитное поле.

«Это позволит исключить воздействие множества создаваемых солнечным ветром эрозийных процессов, возникающих в ионосфере планеты и ее верхнем слое атмосферы, позволив ей накопить силы и со временем снизить свою температуру», — объясняют ученые.

Ученые понимают, что на первый взгляд идея может показаться фантастической, однако в качестве примера приводят эксперименты по созданию компактной магнитосферы для защиты астронавтов и космических аппаратов от воздействия космического излучения. Исследователи считают, что подобные технологии, но в более крупном масштабе, можно будет использовать и для магнитного экранирования Марса.

«Действительно существует возможность, благодаря которой мы можем сделать магнитное поле планеты более надежным и обеспечить необходимую для нее защиту. Однако нужно придумать способ изменять направление магнитного поля, чтобы оно постоянно было направлено в сторону солнечного ветра», — заявил Грин на презентации.

Компьютерные модели показали, что при наличии магнитного щита потеря марсианской атмосферы прекратится. При этом восстановить уровень атмосферы и атмосферного давления, равных половинным земным показателям, можно будет уже в течение всего нескольких лет. По подсчетам ученых, когда атмосфера планеты станет плотнее, температура на поверхности Марса в среднем повысится примерно на 4 градуса Цельсия, что будет вполне достаточно для того, чтобы находящаяся на северном плюсе Красной планеты ледяная шапка из углекислого газа полностью растаяла. Когда это случится, углерод в атмосфере сможет улавливать тепло, как это происходит на Земле, запустив процессы парниковых эффектов, которые приведут к таянию марсианского водного льда и возвращению на планету жидкой воды в виде рек, озер и даже океанов.

Если все пойдет так, как описывают исследователи, то в течение пары поколений Марс сможет вернуть себе утраченный вид потенциально обитаемой планеты.

«Это не совсем терраформирование в привычном понимании этого термина, где климат восстанавливался бы полностью за счет искусственных методов. Этот вариант скорее позволит природе самостоятельно восстановить свой баланс, причем произойдет это согласно тем законам природной физики, которые нам известны», — говорит Грин.

Команда исследователей прекрасно понимает, что их план носит сейчас не более чем гипотетический характер, однако эта идея, по их мнению, действительно кажется интересной и осуществимой в относительно недалеком будущем. Ученые сообщают, что собираются продолжить исследование, чтобы получить более точные расчеты о том, насколько долгим может быть процесс естественного восстановления экосистемы Красной планеты. Если концепт докажет свою состоятельность, то еще неизвестно, насколько он будет способен изменить наши взгляды о колонизации Марса в будущем.

«Возвращение плотной атмосферы на Марс позволит высаживать и использовать на планете более крупное научное и техническое оборудование, предоставит существенно повышенную защиту от космической и солнечной радиации, повысит возможности добычи кислорода на планете и обеспечит ее парниковыми эффектами, необходимыми для роста растений. И это лишь некоторые из потенциальных открывающихся возможностей», — объясняют ученые.

«Если этого удастся добиться, не откладывая на потом, то колонизация Марса станет не такой уж и отдаленной перспективой».