Магнитное поле Марса могло существовать на 200 миллионов лет дольше, чем предполагали ученые, — что особенно важно, достаточно долго, чтобы оно совпало с наличием жидкой воды на поверхности Красной планеты. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
К такому выводу пришли ученые-планетологи Гарвардского университета в ходе нового исследования, которые предположили, что смена магнитных полюсов создала ошибочное впечатление, что магнитное динамо Марса прекратилось к тому времени, когда на планете начали формироваться крупные ударные кратеры, называемые бассейнами.
Понимание того, что произошло с магнитным полем Марса, имеет жизненно важное значение, если мы хотим изучить древнюю историю Красной планеты.
«Мы пытаемся ответить на основные, важные вопросы о том, как все стало таким, какое оно есть, даже почему вся Солнечная система такая», — сказала руководитель исследования Сара Стил из Гарварда. «Планетарные магнитные поля — наш лучший зонд для ответа на многие из этих вопросов, и один из немногих способов узнать о глубоких недрах и ранней истории планет».
Планетарное магнитное поле создается эффектом геодинамо глубоко внутри планеты. Планета, такая как Земля, имеет железо-никелевое ядро, которое состоит из двух частей: твердого внутреннего ядра и расплавленного внешнего ядра. Когда рождается любая планета земной группы, ее ядро полностью расплавлено, а твердое внутреннее ядро растет со временем. По мере утечки тепла из затвердевающего внутреннего ядра оно создает конвекционные потоки, которые поднимаются через обжигающе горячее вращающееся расплавленное внешнее ядро. Эти конвекционные потоки поднимаются через уже существующее магнитное поле, вызывая электрические токи, которые индуцируют собственное магнитное поле, подпитывая уже существующее и усиливая его. Это геодинамо.
Однако внутри Марса, который примерно в два раза меньше диаметра Земли, геодинамо быстро остыло, поскольку тепло утекало, и конвекция прекратилась. Когда это произошло, геодинамо внутри Красной планеты запнулось и остановилось. Это имело значительные последствия для последующей эволюции Марса. Без своего глобального магнитного поля Марс не мог ни отражать солнечный ветер, который начал сдувать его атмосферу, включая воду Красной планеты, ни защищать поверхность от вредных космических лучей.
Планетологи считали, что глобальное магнитное поле Марса умерло более 4,1 миллиарда лет назад. Это связано с тем, что огромные ударные бассейны, которые образовались в период бомбардировки между 4,1 и 3,7 миллиардами лет назад, не сохранили никаких следов сильного магнетизма в своих породах. В результате сильного удара ферромагнитные минералы в расплавленных породах могут выровняться с окружающим магнитным полем, и по мере того, как породы, нагретые ударом, медленно остывают, выравнивание этих ферромагнитных минералов фиксируется, что позволяет ученым миллиарды лет спустя изучать древнее магнитное поле. Однако данные, полученные в результате крупнейших ударов Марса, свидетельствуют о том, что во время ударов магнитного поля не было.
Однако Стил и ее коллеги считают, что планетологи неверно истолковали знаки. В 2023 году их анализ частей знаменитого марсианского метеорита Allan Hills 84001 — метеорита, который, по утверждениям исследователей в 1990-х годах, содержал микроископаемые, что с тех пор стало предметом многочисленных споров, — показал, что существуют доказательства инверсии магнитного поля, зафиксированные ферромагнитными минералами внутри метеорита.
Теперь они подкрепили это утверждение компьютерным моделированием, которое предполагает, что отсутствие магнитного поля, зафиксированное во время формирования ударных бассейнов, было вызвано не тем, что динамо отключилось, а тем, что магнитное поле претерпевало смену полюсов. Это происходит на Земле каждые несколько сотен тысяч лет, когда северный и южный магнитные полюса меняются местами; ферромагнитные минералы не уверены, куда указывать, и в результате получается, что магнитное поле слабое или отсутствует. Если команда Стила права, то глобальное магнитное поле на Марсе не исчезло 4,1 миллиарда лет назад, а сохранялось по крайней мере до 3,9 миллиарда лет назад.
«По сути, мы показываем, что, возможно, не было никаких веских оснований предполагать, что динамо Марса отключилось преждевременно», — сказала Стил.
Хотя все эти временные рамки были очень давно, дополнительные 200 миллионов лет могли иметь огромные последствия для потенциала жизни на древнем Марсе . Это потому, что они накладываются на эпоху, когда поверхность Красной планеты покрылась водой, доказательства чего были обнаружены марсоходами NASA. Поскольку магнитное поле все еще было на месте, чтобы защитить поверхность, жизнь могла иметь шанс зародиться в водной среде, не будучи убитой радиацией из космоса.
Возможное сохранение магнитного поля на Марсе дольше, чем считалось, также имеет последствия для скорости потери атмосферы, которая все еще продолжается и отслеживается орбитальным аппаратом NASA Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN). Ученые могут измерить скорость потери атмосферы и воды и экстраполировать ее назад, чтобы сделать вывод о том, насколько тонкой могла быть атмосфера Марса и сколько воды могло быть на Марсе в прошлом. Если магнитное поле не исчезло до более позднего времени, то потеря атмосферы также началась позже, что может означать, что временная шкала ученых об изменении условий на Марсе может нуждаться в небольшом обновлении.
