火星磁場之謎可能最終會得到解答——科學(xué)家們現(xiàn)在認為這顆紅色星球的古老磁場僅存在于其南半球。一項新研究表明，這種奇異的不平衡可能是由于核心熔融和內(nèi)部加熱不均勻，從而產(chǎn)生了強大且不平衡的磁場。這顛覆了之前關(guān)于火星類似地球的假設(shè)，將火星描繪成一個由內(nèi)部深處塑造的世界。
基于德克薩斯大學(xué)地球物理研究所領(lǐng)導(dǎo)的一項研究的數(shù)據(jù)，對早期火星單側(cè)磁場進行了計算機模擬。這項研究或許可以解釋如今在火星上發(fā)現(xiàn)的異常磁印。圖片來源：Ankit Barik/約翰·霍普金斯大學(xué)
火星和地球一樣，曾經(jīng)擁有強大的磁場，保護其厚厚的大氣層免受太陽風(fēng)的侵襲。如今，磁場已經(jīng)消失，但其痕跡仍殘留在火星地殼中。多年來，困擾科學(xué)家們的問題是，為何這些磁場殘留物大多出現(xiàn)在南半球。
現(xiàn)在，德克薩斯大學(xué)地球物理研究所（UTIG）的研究人員或許找到了答案。他們的新研究表明，火星磁場可能僅存在于火星的南半部。
德克薩斯大學(xué)地球科學(xué)研究所和杰克遜分校地球科學(xué)學(xué)院的研究員、該研究的主要作者 Chi Yan 表示，這種不均勻的、或者說半球形的磁場與如今地殼的磁場模式相似。這也意味著，與地球的全球磁場不同，火星古代的磁場可能是不平衡的。
據(jù)Yan介紹，一種解釋是火星當(dāng)時有一個完全液態(tài)的核心。
“這里的邏輯是，由于沒有固體內(nèi)核，更容易產(chǎn)生半球形（單側(cè)）磁場，”Yan說?！斑@可能對火星古老的發(fā)電機以及它能夠維持大氣層多久產(chǎn)生影響?！?/p>
美國宇航局“洞察號”探測器示意圖。著陸器的儀器發(fā)現(xiàn)火星可能擁有完全熔融的內(nèi)核。根據(jù)德克薩斯大學(xué)地球物理研究所的研究，這或許可以解釋火星單側(cè)磁場的現(xiàn)象。圖片來源：NASA/JPL-Caltech
在發(fā)表于《地球物理研究快報》上的研究中，研究人員使用計算機模擬來模擬這種情況。
到目前為止，大多數(shù)對早期火星的研究都依賴于磁場模型，該模型認為這顆紅色星球擁有類似地球的內(nèi)核，其內(nèi)核堅固且被熔融的鐵包圍。
美國宇航局的“洞察號”著陸器發(fā)現(xiàn)火星核心的構(gòu)成元素比預(yù)期更輕，這啟發(fā)了研究人員嘗試模擬完全液態(tài)的核心。該研究的共同作者、約翰·霍普金斯大學(xué)的彭博杰出教授薩賓·斯坦利表示，這意味著火星核心的熔化溫度與地球不同，因此很可能處于熔融狀態(tài)。
斯坦利說，如果火星的核心現(xiàn)在是熔融的，那么幾乎可以肯定，40 億年前火星磁場活躍時，它就已經(jīng)是熔融的了。
為了驗證這一想法，研究人員準(zhǔn)備了早期火星液態(tài)核心的模擬模型，并在超級計算機上運行了十幾次。每次運行后，研究人員都會將火星地幔的北半部分溫度設(shè)定得比南半部分略高。
最終，北半球較熱的地幔與南半球較冷的地幔之間的溫差，導(dǎo)致從地核逸出的熱量只在行星的南端釋放。通過這種方式，逸出的熱量足以驅(qū)動一臺發(fā)電機，產(chǎn)生一個集中在南半球的強磁場。
行星發(fā)電機是一種自持機制，通常通過熔融金屬核心的運動產(chǎn)生磁場。
斯坦利說：“我們不知道它是否能解釋磁場，所以看到我們可以創(chuàng)建一個（單一）半球磁場，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與洞察號告訴我們的火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)相匹配，我們感到很興奮。”
據(jù)德克薩斯大學(xué)伊格納西學(xué)院行星研究員道格·海明威 (Doug Hemingway) 稱，這一發(fā)現(xiàn)為一種常見的假設(shè)提供了一個令人信服的替代理論，即小行星撞擊會消除北半球巖石中行星磁場的證據(jù)。
“火星本身就很有趣，因為它在某些方面與地球相似，而且它是我們能想象到的距離地球最近的行星，可以真正地建立家園，”海明威說道，他并未參與這項研究?！暗?，火星的南北半球存在著巨大的差異，北半球和南半球的地形、地勢和磁場都截然不同。任何能夠解釋這種不對稱現(xiàn)象的線索都彌足珍貴?！?/p>
編譯自/scitechdaily
熱門跟貼