Марс мог быть обитаем гораздо позже, чем мы предполагали: новая теория о магнитном поле и обитаемости

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

Марс, ближайший к нам сосед по Солнечной системе, издавна манит своей загадочностью. Холодная, сухая пустыня, какой мы видим её сегодня, могла быть совсем иной миллиарды лет назад. Ученые предполагают, что в далеком прошлом Марс обладал более плотной атмосферой, жидкой водой на поверхности и, возможно, даже примитивными формами жизни. Однако по мере эволюции планеты эти условия кардинально изменились, оставив после себя лишь безжизненный ландшафт и множество вопросов о прошлом. Одним из ключевых факторов, определяющих пригодность планеты для жизни, является наличие глобального магнитного поля. Оно служит своеобразным щитом, защищающим атмосферу и потенциальную биосферу от разрушительного воздействия солнечного ветра и космического излучения. На Земле, например, магнитное поле играет живительно важную роль, предотвращая диссипацию атмосферы и оберегая живые организмы от высокоэнергетических частиц.

Долгое время считалось, что марсианское «динамо» — механизм, генерирующий магнитное поле за счет конвекции в жидком железном ядре, — прекратило свою работу примерно 4,1 миллиарда лет назад. Это событие, по мнению большинства ученых, стало переломным моментом в истории Марса, приведшим к постепенной утере атмосферы и трансформации планеты в холодную пустыню. Такая ранняя «смерть» магнитного поля значительно сужала временные рамки для потенциального возникновения и развития жизни на Марсе. Однако новые исследования гарвардских ученых из Палеомагнитной лаборатории предлагают радикально пересмотреть эту хронологию и, соответственно, наши представления об эволюции Красной планеты.

Обитаемый Марс, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

В своей работе, опубликованной в авторитетном научном журнале Nature Communications, исследователи представляют убедительные доказательства того, что марсианское магнитное поле могло сохраняться вплоть до 3,9 миллиарда лет назад. Это на сотни миллионов лет дольше, чем предполагалось ранее, и открывает совершенно новые перспективы для понимания истории Марса. Дополнительные 200 миллионов лет существования магнитного щита могли сыграть решающую роль в эволюции планеты, обеспечив более благоприятные условия для развития гипотетической марсианской жизни.

Иллюстрация процесса моделирования охлаждения и приобретения намагниченности для примера бассейна диаметром 1000 км и построения магнитных карт для различных историй разворота в данной работе. A Мы начали с расчета температурного поля после импакта для каждого бассейна по методике, описанной в работе Абрамова и др.44 (здесь и далее см. ориг исследование) или с помощью моделирования гидрокода, и (B) затем рассчитали температуры расплавленного материала в конце конвекции. C Затем мы смоделировали охлаждение бассейна с помощью кондуктивной конечно-элементной модели тепловой эволюции. D Тепловая история каждого вокселя использовалась для расчета истории его намагниченности, которую мы затем сопоставили со случайной историей реверса для расчета чистой намагниченности вокселя. E Затем к домену52 была добавлена размагниченность от раскопок случайной популяции поздних ударов, соответствующих возрасту образования 4,075 Ga. F Суммируя вклады каждого вокселя в магнитное поле на высоте 200 км или ниже для анализа низковысотных геометрий поля, мы получили карту магнитного поля на заданной высоте над моделируемым бассейном. Цитирование: Steele, S.C., Fu, R.R., Mittelholz, A. et al. Weak magnetism of Martian impact basins may reflect cooling in a reversing dynamo. Nat Commun 15, 6831 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-51092-4
Автор: Steele, S.C., Fu, R.R., Mittelholz, A. et al. Источник: www.nature.com

В основу исследования легли данные анализа магнитных аномалий в крупных марсианских кратерах. Традиционно слабая намагниченность этих образований интерпретировалась как следствие отсутствия глобального магнитного поля в момент их формирования. Ударные бассейны, возникшие в результате падения крупных астероидов, являются своеобразными «магнитными записями» прошлого Марса. Горячая порода, выброшенная при ударе, остывала в существующем на тот момент магнитном поле, «записывая» его параметры в своей структуре. Однако гарвардские ученые предлагают альтернативное объяснение слабой намагниченности кратеров. Они выдвинули гипотезу о том, что эти образования могли возникнуть во время инверсии магнитных полюсов Марса, когда глобальное поле временно ослабевало и меняло свою ориентацию, подобно тому, как это периодически происходит на Земле. Для проверки этой гипотезы были проведены сложные компьютерные моделирования, которые подтвердили ее жизнеспособность.

Радиальные профили нормированной напряженности магнитного поля, смоделированные на высоте 200 км над бассейнами диаметром (A) 200 км, (B) 800 км и (C) 2200 км. Каждая синяя линия представляет собой одну проверенную историю разворота, а пунктирная линия обозначает один радиус бассейна. Красная линия на каждом графике соответствует профилю из примера карты Bz высотой 200 км для каждого размера бассейна, показанного справа. Пунктирная линия на каждой карте-примере обозначает конечный диаметр бассейна. Морфология высотных полей в бассейнах диаметром 200 км и 800 км согласуется с большинством испытанных историй разворота, причем напряженность поля достигает максимума вблизи центра бассейна. Напротив, бассейн диаметром 2200 км демонстрирует гораздо большую изменчивость геометрии поля, причем пики полей чаще всего возникают вблизи обода бассейна. Пиковые поля, ограниченные ободом бассейна, могут существенно перекрываться сигналами от соседних структур, в результате чего большие бассейны с большей вероятностью будут казаться размагниченными при измерениях на большой высоте. Цитирование: Steele, S.C., Fu, R.R., Mittelholz, A. et al. Weak magnetism of Martian impact basins may reflect cooling in a reversing dynamo. Nat Commun 15, 6831 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-51092-4
Автор: Steele, S.C., Fu, R.R., Mittelholz, A. et al. Источник: www.nature.com

Полученные результаты хорошо согласуются с данными предыдущих исследований этой же группы ученых, в которых использовались новейшие методы анализа марсианского метеорита Allan Hills 84001. Изучение магнитных свойств этого метеорита также свидетельствует о более длительном существовании марсианского динамо, чем предполагалось ранее.

Сравнение тепловых условий сразу после столкновения для бассейна диаметром 800 км, полученных на основе (A) аналитических законов масштабирования44 и (B) моделирования столкновения с помощью гидрокода. Мы также показываем примеры карт магнитных полей, полученных в результате профилей температуры после столкновения на основе (C) аналитических законов масштабирования и (D) моделирования гидрокода, а также (E) конечных пиковых полей в зависимости от скорости обращения мужчин для обоих методов оценки температурных условий после столкновения. Для этого тестового 800-километрового бассейна моделирование по гидрокоду предсказало больший объем и величину нагрева, что привело к небольшому, но систематическому сдвигу в конечных оценках пиковых напряженностей полей. Цитирование: Steele, S.C., Fu, R.R., Mittelholz, A. et al. Weak magnetism of Martian impact basins may reflect cooling in a reversing dynamo. Nat Commun 15, 6831 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-51092-4
Автор: Steele, S.C., Fu, R.R., Mittelholz, A. et al. Источник: www.nature.com

Пересмотр хронологии марсианского магнетизма имеет далеко идущие последствия для будущих исследований Красной планеты. Поиск следов древней жизни теперь может быть сосредоточен на более поздних геологических образованиях, возраст которых укладывается в новый временной интервал существования магнитного поля. Это открывает впечатляющие перспективы для будущих марсианских миссий и может привести к революционным открытиям в понимании истории жизни во Вселенной.

2 комментария

1
И как есть жизнь на Венере? А цепляются за него, потому что оно защищает от солнечной радиации, а нет магнитного поля, нет и жизни на поверхности, все просто будь даже там земная атмосфера

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Нейтронные звёзды перед столкновением деформируются не так, как считалось: физики обнаружили три релятивистских механизма, которых не было в моделях

Нейтронная звезда — один из самых плотных объектов во Вселенной. При диаметре около двадцати километров её масса составляет порядка полутора солнечных. Вещество внутри сжато до...

Недостроенный детектор на дне моря поймал нейтрино, которое не смог поймать IceCube. Новая физика или случайность?

В феврале 2023 года детектор ARCA — часть строящегося на дне Средиземного моря нейтринного телескопа KM3NeT — зарегистрировал частицу экстремальной энергии. Мюон прошил...

Обзор увлажнителя воздуха РЕДМОНД HF2213S: Создай свой климат со смартфона

Увлажнение воздуха в доме особенно важно в отопительный сезон, когда окна обычно закрыты, а горячие батареи сильно сушат воздух. Увлажнитель помогает поддерживать оптимальную влажность без лишних...

Почему кухонная вытяжка начинает шуметь сильнее обычного, и как решить эту проблему

Кухонная вытяжка — один из тех бытовых приборов, к которому быстро привыкают. Пока она работает тихо и незаметно, на неё редко обращают внимание. Но если однажды привычный звук...