紅色星球的核心或可解釋古代磁場(chǎng)的奇異之謎

科學(xué)家們?cè)缇椭肋@一點(diǎn)火星目前缺乏磁場(chǎng)，許多人將其微不足道的大氣層歸咎于此——由于地球周圍沒(méi)有保護(hù)罩，太陽(yáng)風(fēng)能夠在數(shù)十億年的時(shí)間里剝離掉大部分氣體大氣。

但是，越來(lái)越多的證據(jù)表明火星曾經(jīng)有磁場(chǎng)。這顆紅色星球的著陸器之一 Insight 的結(jié)果為這一想法提供了可信度，但它們也指出了一個(gè)奇怪的特征——磁場(chǎng)似乎只覆蓋了南半球，而沒(méi)有覆蓋北半球。

德克薩斯大學(xué)地球物理研究所的一個(gè)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為他們可能知道原因 - 在最近的論文，他們描述了火星上的完全液態(tài)核心如何產(chǎn)生一個(gè)不平衡的磁場(chǎng)，就像 Insight 的數(shù)據(jù)中看到的那樣。

盡管您可能在小學(xué)學(xué)過(guò)，但地核并沒(méi)有完全熔化。有兩個(gè)不同的核心——一個(gè)實(shí)心的“內(nèi)部”核心和一個(gè)熔融的“外部”核心。

由于對(duì)那里發(fā)現(xiàn)的鐵和鎳的巨大壓力，內(nèi)核保持固體。因此，覆蓋我們整個(gè)星球的磁場(chǎng)實(shí)際上只是由外核產(chǎn)生的。

研究人員長(zhǎng)期以來(lái)一直認(rèn)為，數(shù)十億年前火星上保持磁場(chǎng)時(shí)，也存在類似的動(dòng)態(tài)固體內(nèi)核和熔融外核。

大約 39 億年后，形成當(dāng)時(shí)一些大型撞擊盆地的巖石，例如 Hellas 和 Isidis，將包含由于磁場(chǎng)的存在而在冷卻時(shí)被磁化的巖石。

由于它們沒(méi)有，因此幾乎沒(méi)有證據(jù)表明在該點(diǎn)之后存在強(qiáng)大的全球磁場(chǎng)。目前的理論是，隨著行星核心的冷卻，整個(gè)核心變得固體，從而消除了最初產(chǎn)生磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)熔融金屬。

Fraser 討論了 Mars 的發(fā)電機(jī)何時(shí)關(guān)閉的問(wèn)題。

然而，火星的磁場(chǎng)有一個(gè)奇怪的特征——南北半球磁場(chǎng)的強(qiáng)度存在巨大差異。

這種二分法在 1997 年的火星全球勘測(cè)者任務(wù)中首次被發(fā)現(xiàn)，但來(lái)自 Insight 著陸器的數(shù)據(jù)也證實(shí)了兩個(gè)半球之間的明顯差異。

對(duì)于為什么存在這種二分法，已經(jīng)提供了各種解釋。這些范圍從大型小行星對(duì)非常早期的局部構(gòu)造活動(dòng)的影響。然而，科學(xué)界并沒(méi)有廣泛接受以前的解釋。

進(jìn)入德克薩斯大學(xué)的 Chi Yan 及其合著者的新理論。他們的解釋是雙重的。首先，這顆紅色星球可能有一個(gè)完全熔融的核心，其次，南北半球之間的巨大溫差導(dǎo)致熱量?jī)H在南半球逸出。

磁場(chǎng)可以是人為的 - 正如 Fraser 在這里討論的那樣。

在火星的案例中，熔融的核心將是被稱為“行星發(fā)電機(jī)”的過(guò)程的主要推動(dòng)者，該過(guò)程會(huì)產(chǎn)生行星規(guī)模的磁場(chǎng)。由于地球的內(nèi)核很堅(jiān)固，發(fā)電機(jī)效應(yīng)可能會(huì)因系統(tǒng)流體動(dòng)力學(xué)的低效率而被破壞。

它還可以解釋溫度梯度如何允許如此不均勻的熱量提取。如果南半球的導(dǎo)熱率要高得多，熱量就更有可能流過(guò)它，導(dǎo)致產(chǎn)生行星發(fā)電機(jī)的攪動(dòng)主要發(fā)生在行星的南側(cè)。

為了證明他們的觀點(diǎn)，作者使用馬里蘭州高級(jí)研究計(jì)算中心的超級(jí)計(jì)算機(jī)創(chuàng)建了早期火星的模型版本。它們改變了火星的流體動(dòng)力學(xué)以及火星地殼的電導(dǎo)率。

他們發(fā)現(xiàn)，與 Insight 和 Global Surveyor 的結(jié)果最準(zhǔn)確匹配的條件發(fā)生在火星核心完全熔化時(shí)，并且南北半球的導(dǎo)熱系數(shù)存在顯著差異。

保持火星的任何人工大氣都需要磁場(chǎng)——或類似的東西。

與所有研究一樣，還有很多工作要做。作者建議進(jìn)一步分析來(lái)自 Insight 的一些地震數(shù)據(jù)，看看是否已經(jīng)收集了任何可能與熔融巖心理論一致的其他數(shù)據(jù)。

其他可能的前進(jìn)路徑可能包括改進(jìn)對(duì)更廣泛的內(nèi)部和外部行星條件的建模，或更深入地了解來(lái)自不同地區(qū)和時(shí)間的火星隕石。

就目前而言，這個(gè)新理論似乎站得住腳——或者說(shuō)是鐵水，這取決于你問(wèn)誰(shuí)。但是，要證明這一理論及其對(duì)火星上生命存在的影響，還有很多工作要做。

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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