Магнитное поле марса

Кто уничтожил магнитное поле, а заодно и жизнь на Марсе

Кто уничтожил магнитное поле, а заодно и жизнь на Марсе

На Марсе нет глобального магнитного поля, нет северного и южного полюсов

Об авторе: Александр Михайлович Портнов – доктор геолого-минералогических наук, профессор.

Американцы все роют и роют на Красной планете. Пока – с помощью роботов. Фото NASA

На Марсе нет глобального магнитного поля, нет северного и южного полюсов. Поэтому компас здесь бесполезен. В разных районах планеты магнитная стрелка крутится, как собачонка, потерявшая хозяина. Почему у Марса нет единого магнитного поля? Ведь, по мнению специалистов, когда-то оно было.

По данным американского орбитального зонда Mars Global Surveyor, вместо единого поля сейчас существует множество локальных, иногда довольно сильных магнитных аномалий. На карте магнитного поля они дают пеструю пятнисто-мозаичную картину. Островки магнитного поля имеют интенсивность 0,2–0,3 гаусса, то есть они соизмеримы по величине с магнитным полем Земли.

Магнитные аномалии особенно сильно проявлены в южном полушарии, в районе гигантского метеоритного кратера Эллада диаметром 600 км. Они сильно вытянуты в широтном направлении и представляют собой как бы полуцилиндры длиной до 1000 км с разными знаками. Аномалии частично экранируют поверхность планеты от «солнечного ветра» и космических излучений.

Гипотезу, объясняющую потерю магнитного поля, предложил недавно Джафар Аркани-Хамед из университета Торонто. Вместе с коллегами из канадских университетов Летбриджа и Йорка он провел моделирование системы, предполагающей захват Марсом крупного тела, вероятно из пояса астероидов. Предполагается, что это событие произошло 4 млрд. лет назад. Астероид стал спутником Марса и, создав конвекционные, или приливные, потоки в жидком ядре планеты, «включил» тем самым магнитное поле Марса.

Расчеты показали, что при совместном воздействии Солнца и Юпитера астероид мог выйти на орбиту вокруг Марса с радиусом 100 тыс. км. Снижение спутника до 50–75 тыс. км приводит к возникновению конвекционной нестабильности жидкого ядра, достаточной для запуска «динамо-машины», и созданию единого магнитного поля планеты.

Продолжительность работы этой электрической машины могла меняться от нескольких миллионов лет в случае совпадения направления вращения Марса и спутника, до 400 млн. лет – в обратном варианте. Дальнейшее снижение спутника привело к его разрушению на пределе Роша (2,44 радиуса планеты при равномерно распределенной плотности), исчезновению глобального магнитного поля и падению обломков на Марс. Естественно, это привело к глобальным изменениям климата. Природа локальных магнитных аномалий остается для специалистов загадочной, так как магнитность слишком высока для обычных пород.

Комментируя сообщения, посвященные этой теме, напомню, что еще в прошлом веке при поисках кимберлитовых трубок аэрогеофизическими методами нами были обнаружены сильные локальные магнитные аномалии в Восточной Сибири. Было установлено, что они возникли за счет концентрации новой минеральной разновидности – «стабильного маггемита».

Отчетливо видна пятнисто-мозаичная

картина распределения этих аномалий.

Красноцветные железистые коры выветривания распространены только на двух планетах Солнечной системы – на Земле и. на Марсе. Их объединяют одинаковые условия образования: наличие свободного кислорода атмосферы, воды и тепла при обязательном наличии жизни. Кислород в нашей атмосфере появился 3 млрд. лет назад за счет фотосинтеза, дающего в современных условиях за 4–5 тыс. лет 1200 трлн. т кислорода – столько, сколько его содержится в атмосфере Земли.

Антипод Эллады – участок северного полушария с группой гигантских вулканов, крупнейший из которых – Олимп высотой 26 км и диаметром 600 км. Возможно, их появление связано с мощным ударом, воздействовавшим на жидкое ядро, выбросившим вещество ядра в виде лавы и остановившим работу «динамо-машины» Марса.

Сейчас у Марса имеются два естественных спутника – Фобос (Страх) и Деймос (Ужас). Фобос вращается на расстоянии всего 5920 км от поверхности планеты, вблизи от предела Роша. Астрономы считают, что через 40 млн. лет он рухнет на Марс. Для третьего спутника Марса, уже прошедшего предел Роша и убившего жизнь на планете, мы еще в прошлом веке предложили название Танатос – Смерть.

Магнитные аномалии в районе Эллады мы связываем с концентрацией новообразованного маггемита в прокаленном ударом красноцветном железистом чехле Марса.

породы и придают красный цвет поверхности

По аналогии с Марсом маггемит Восточной Сибири накапливается в речных отложениях и дает сильные магнитные аномалии в поле Земли. Высокая концентрация маггемита в районе южного полюса Марса вполне может объяснить локальные магнитные аномалии и пятнисто-мозаичную структуру магнитного поля Красной планеты.

Мы согласны с канадскими учеными, что спутник Марса действительно рухнул на его поверхность, но в отличие от них мы уверены, что катастрофа произошла значительно позже, когда черные базальты Марса уже покрылись красно-бурой железистой «ржавчиной». Третий спутник Марса, Танатос, упал, когда существовали жизнь, богатая кислородная атмосфера, речная сеть, железистая кора выветривания.

Возможно, не один, а все три спутника когда-то «включили» магнитное поле Марса. Но очевидно, что Танатос недавно «выключил» его, нарушив своим ударом конвекцию в жидком ядре планеты. Упавший спутник, судя по кратеру Эллада, был размером с Фобос. В результате удара Танатоса над планетой возникло гигантское плазменно-пылевое магнитное облако, взаимодействовавшее со знакопеременным «умиравшим» магнитным полем Марса. Железистая магнитная пыль осела на его поверхность.

Сепарация магнитного материала в магнитном поле создала многочисленные широтные магнитные аномалии разных знаков. Ударная волна прошла сквозь жидкое ядро, остановила «динамо-машину» Красной планеты и породила гигантские вулканы. При этом была потеряна плотная атмосфера планеты. Космос наглядно показал на примере Марса, что такое реальный апокалипсис. Хорошо, что Луна от нас удаляется. А если бы она приближалась.

На наш взгляд, роль магнитного поля как защитного экрана при плотной атмосфере планеты преувеличена. По данным доктора физико-математических наук профессора В.П. Щербакова и Н.К. Сычевой, только последние 5 млн. лет Земля имеет сравнительно сильное магнитное поле. Низкое магнитное поле Земли существовало на значительной части неогена (геологический период, который начался 23 млн. лет назад и закончился примерно 2,6 млн. лет назад), а частично и еще раньше – в девонском периоде (420–360 млн. лет назад). То есть сотни миллионов лет жизнь на Земле успешно развивалась в условиях слабого магнитного поля, поскольку ее защищала атмосфера. Сходные процессы, видимо, происходили и на Марсе.

Главный же вывод, который можно сделать из всего сказанного, заключается в том, что канадские ученые тоже пришли к мысли о том, что третий спутник Марса существовал. Мы уже дали ему название – Танатос. Его падение на поверхность Красной планеты уничтожило всю марсианскую экосистему – атмосферу, теплый климат и высокоразвитую жизнь. Об этом свидетельствуют такие удивительные артефакты, как черепа ящеров и антропоидов в кратере Гусева, скелет ящерицы в кратере Гейла и многие другие.

Удар астероида пришелся на океан – глубокую впадину у южного полюса. Выбитый из своего ложа океан разлился по поверхности Марса и пропитал почвы солями – поваренной солью, сульфатами натрия, магния и кальция. Эти соли не случайно найдены марсоходами на поверхности Марса: они остались от бурных потоков, прокатившихся по планете.

Характер этих остатков и костных отщепов свидетельствует об отсутствии минерализации и «окаменения» костей. Танатос действительно рухнул на Марс, но апокалипсис, сопровождаемый гибелью экосистемы, произошел не миллиарды, а всего лишь тысячи лет назад.

Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Магнитное поле Венеры

Венера имеет магнитное поле, которое, как известно, невероятно слабо. Ученые до сих пор не уверены почему это так. Планета известна в астрономии как двойник Земли.

Венера как и все остальные внутренние планеты Солнечной системы — скалистая.

Ученые не очень много знают о формировании этих планет, но основываясь на данных, полученных с космических зондов, они сделали некоторые догадки. Мы знаем, что внутри Солнечной системы были столкновения планетазималей богатых железом и силикатами. Эти столкновения создали молодые планеты, с жидкими ядрами и хрупкой молодой корой состоящей из силикатов. Однако большая загадка заключается в развитии железного ядра.

Мы знаем, что одной из причин образования сильного магнитного поля Земли является то, что железное ядро работает как динамо машина.

Почему у Венеры нет магнитного поля?

Это магнитное поле защищает нашу планету от сильного солнечного излучения. Однако это не происходит на Венере и есть несколько гипотез объясняющих это. Во-первых, ядро ее полностью затвердело. Ядро Земли по-прежнему частично расплавлено и это позволяет ему производить магнитное поле. Другая теория гласит, что это связано с тем, что планета не имеет тектоники плит, как Земля.

Когда космические аппараты ее исследовали, они обнаружили, что магнитное поле Венеры существует и в несколько раз слабее чем у Земли, однако, солнечное излучение оно отклоняет.

Ученые теперь полагают, что поле, на самом деле, является результатом работы ионосферы Венеры, взаимодействующей с солнечным ветром. Это означает, что планета имеет индуцированное магнитное поле. Однако подтвердить это дело будущих миссий.

Нужно ли Марсу магнитное поле?

Продолжаем рубрику «Прикладное терраформирование». В предыдущем выпуске мы оценили марсианские запасы углекислотного льда, и человеческие возможности по его преобразованию в атмосферу. Сегодня поговорим о том есть ли какой-либо смысл наполнять атмосферу Марса в условиях отсутствия магнитного поля.

Тема магнитного поля всплывает практически во всех обсуждениях, когда заходит речь о преобразовании Марса в землеподобную планету. Многие еще с уроков природоведения, и стараниями многочисленных научно-популярных фильмов и публикаций, твердо заучили как истину: магнитное поле Земли защищает нас от солнечной радиации, а атмосферу от выдувания солнечным ветром. Причем это «выдувание» многими воспринимается буквально — как механический процесс выноса газов атмосферы потоками солнечной плазмы.

Земное магнитное поле, в таких картинах, рисуют героическим защитником, который встает щитом на пути злых потоков огненного ветра, посылаемого Солнцем.

Однако современные космические исследования дают все больше оснований пересматривать эту картину в сторону усложнения процессов взаимодействия гелиосферы и геосферы. Более честные схемы уже указывают, что магнитосфера не спасает от утечки атмосферы с полюсов, а скорее даже способствует.

Начнем по порядку. Для начала следует разобраться в причинах потери атмосферы планетами.

Сходный с термическим процесс — фотохимический, когда под воздействием ультрафиолетовых лучей молекулы распадаются на отдельные атомы, например вода разделяется на водород и кислород, что способствует улетучиванию водорода.

Марс находится дальше от Солнца поэтому атмосфера получает меньше света, но и масса планеты ниже, поэтому он ежесуточно теряет по разным данным от 1 до 100 тонн атмосферы — в основном углекислого газа.

Но мы же помним, что у Марса нет магнитного поля! Доберемся и до него, а пока рассмотрим еще один тепловой способ потери атмосферы — гидростатический.

Если нагрев атмосферы планеты достаточно интенсивный, и если есть какие-нибудь дополнительные источники тепла внизу, то более тяжелые молекулы газа могут увлекаться потоками легких частиц, нагреваться и набирать ту же вторую космическую, чтобы уже никогда не вернуться на планету. Вероятно, именно по этой причине достаточно вулканически активный и массивный спутник Юпитера Ио не имеет сколь-нибудь существенной атмосферы — ее постоянно выдувает мощными извержениями вулканов.

Есть еще один путь избавиться от атмосферы, который отчасти схож с предыдущим гидростатическим — импактный. Мы все знаем как выглядят мощные взрывы — столб дыма вздымается в небеса, превращаясь в гриб. Если взрыв будет достаточной силы, то этот столб поднимется до космоса, где в разреженной атмосфере разогретые молекулы смогут разогнаться достаточно, чтобы улететь навсегда. Для планет с относительно сильным гравитационным полем и плотной атмосферой вроде Земли и Венеры этот фактор может быть незначительным, а вот для Марса потери могут быть куда существеннее, да и досталось ему, кажется, больше чем Земле — астероидный пояс-то рядом. Этот фактор играет против тех, кто предлагает обрушить на Марс астероид или комету побольше — надо еще посчитать останется ли что-нибудь после взрыва.

Насколько существенную роль в потере атмосферы Марса сыграл импактный механизм пока сказать сложно. Можно провести лишь приблизительные расчеты, но даже грубые прикидки мне не встречались. Однако, не стоит забывать, что Марс сильнее всего пострадал, так же как и Луна и Земля в период Поздней тяжелой бомбардировки, примерно 3,8 млрд лет назад. Но в те годы на Марсе была еще плотная атмосфера, т.к. текли реки.

Важный момент: на все вышеперечисленные факторы магнитное поле не влияет никаким образом. Поэтому Земле, через пару миллиардов лет грозит судьба Марса и Венеры — полное улетучивание водорода, т.е. превращение в пустыню. Тут могла быть реклама SPA-салона или приморского курорта — наслаждайтесь жидкой водой пока есть такая возможность.

Может атмосфера истончаться и не покидая планету. Такое проиcходит когда атмосферные газы вступают в химическое или физическое взаимодействие с поверхностью. Углерод и кислород может эффективно связываться вступая в реакции с горными породами. Считается, что если выпустить весь углерод Земли, который сейчас связан в залежах углеводородов и карбонатных пород, то наша атмосфера не будет сильно отличаться от венерианской. Поэтому надо сказать спасибо миллионам лет эволюции микроорганизмов, которые превратили нашу Землю в цветущий сад. Водород и кислород может эффективно выводиться из атмосферы путем превращения в воду и формирования океанов или ледников, и чем дальше от Солнца тем больше всяких газов может превращаться в лед.

Теперь вернемся к солнечному ветру и магнитному полю. Солнечный ветер — это поток заряженных частиц — электронов, протонов и альфа-частиц. Частицы имеют разную скорость и про медленные (скоростью 300-500 км/с) частицы говорят » медленный солнечный ветер», быстрые (600-800 км/с) — “быстрый солнечный ветер”, а про высокоскоростные (900 км/с и выше) — «солнечная радиация». Солнце излучает и массу других «радиаций»: ультрафиолетовую, рентгеновскую, нейтронную, вплоть до гамма, но мы сейчас поговорим про ту, которая имеет электрический заряд и на которую оказывает воздействие магнитное поле.

Итак, солнечные частицы несутся от Солнца в сторону Земли. На расстоянии примерно 10 радиусов Земли на них начинает оказывать воздействие наше магнитное поле и отклонять их. Чем меньше энергия частиц, тем эффективнее они отклоняются магнитным полем. На месте этой встречи формируется ударная волна. В результате, какие-то частицы проскакивают через магнитные линии, но отклонившись пролетают мимо Земли, какие-то поглощаются атмосферой, но подавляющее большинство выстраиваются вдоль магнитных линий и вливаются в имеющиеся торовые потоки заряженных частиц вокруг Земли, которые называются «радиационные пояса». Ура, планета спасена, магнитное поле сделало свое героическое дело… Но, что это? Почему красным и зеленым светом загорелись наши полюса?

Image converted using ifftoany

Что же будет, если удару потоков солнечного ветра подвергнется планета не имеющая магнитного поля? Здесь будет все драматичнее — солнечные частицы беспрепятственно приблизятся к планете на расстояние в полтора ее диаметра, и примутся бомбардировать верхние слои ее атмосферы. Молекулы газов начнут терять электроны, приобретать заряд и… этим же зарядом отталкивать потоки солнечного ветра. Т.е. тут тоже сформируется ударная волна, как и с магнитным полем, которая не подпустит ближе основную массу солнечных частиц. Именно благодаря такому эффекту Венера не растеряла свою невероятно плотную атмосферу находясь намного ближе к Солнцу чем Земля или Марс.

Пока ученые не могут сказать насколько существенный вклад электромагнитной диссипации в деградацию марсианской атмосферы. Для того чтобы ответить на этот вопрос на Марс послан спутник MAVEN. Пока же о потере марсианской атмосферы известно несколько фактов:

Получается на сегодня ученые только догадываются о механизмах, которые привели к потере 1/3 всей атмосферы Марса, и не знают куда делось еще 2/3. Неизвестно сколько в эту потерю внесли механизмы электромагнитной (солнечный ветер), гидростатической (мощные извержения супервулканов) и импактной (падения астероидов) диссипации. При этом вклад солнечного ветра в истощение атмосферы сейчас изучается и в ближайшие годы будет более конкретный ответ на этот вопрос, а вулканы и астероиды, к настоящему времени можно исключить из существенных факторов деградации атмосферы Марса.

Что думают ученые об искусственном магнитном поле для Марса

Что думают ученые об искусственном магнитном поле для Марса

Недавно на конференции Planetary Science Vision 2050 Workshop Джим Грин (Jim Green), директор подразделения NASA по изучению планет, выдвинул идею укрыть планету от солнечного ветра искусственным магнитным полем так, чтобы у нее снова появилась атмосфера. Однако пока эта идея остается неосуществимой.

Считается, что Марс, который сегодня представляет собой холодную, сухую планету с очень тонкой атмосферой, раньше был куда более комфортным для жизни местом. Но у планеты исчезло магнитное поле, которое защищало ее от солнечного ветра, из-за этого пропала атмосфера, вода осталась только под поверхностью в виде вечной мерзлоты и Марс превратился в безжизненную пустыню с шапками льда из углекислоты на полюсах.

«Тонкая атмосфера одновременно препятствует пребыванию жидкой воды на поверхности и затрудняет посадку космических аппаратов, так как она недостаточно плотная, чтобы способствовать мягкой посадке», — пишут Грин и его коллеги.

Как показали данные космического аппарат MAVEN, на которые ссылается Грин, под действием солнечного ветра атмосфера Марса теряет примерно 100 грамм каждую секунду, а при солнечных бурях — еще больше.

Грин рассматривал вопрос, как изменятся условия на Марсе, если создать ему магнитное поле искусственно, поместив источник магнитного поля между Марсом и Солнцем.

Средняя температура на Марсе — минус 60 градусов по Цельсию (может варьироваться от минус 125 градусов на полюсах до 20 градусов на экваторе в полдень). Чтобы растопить сухой лед на полюсах Марса, средняя температура должна подняться на четыре градуса. Особенно Грина с этой точки зрения интересует северный полюс, где под шапкой сухого льда скрывается обычный водяной лед. Испарение углекислого газа благодаря парниковому эффекту должно еще повысить температуру и привести к таянию водяного льда и частичному восстановлению марсианского океана.

Это, конечно, еще не сделает Марс похожим на комфортную для нас Землю. Основной компонент марсианской атмосферы — углекислый газ, также в небольших количествах присутствуют азот, аргон, кислород, угарный газ и другие газы.

«Мне как астроному эта идея кажется фантастической, поскольку затрата энергии на создание магнитного поля приемлемой напряженности в объеме планеты чудовищно велика. Если все же это удастся сделать, то атмосфера Марса действительно может стать более благоприятной для человека в смысле давления и влажности. Но кислород в ней все равно не появится сам по себе. Впрочем, если „на Марсе будут яблони цвести“, то в конце концов появится и кислород», — пояснил Владимир Сурдин, старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ.

Как можно было бы осуществить такой проект, Грин пишет весьма расплывчато. Он считает, что возможны конструкции, которые будут генерировать магнитное поле с индукцией 1?2 тесла (для сравнения: индукция магнитного поля Земли измеряется в микротесла).

«В принципе можно фантазировать на тему о том, как сделать очень легкий и очень большой (планетарных масштабов) проводящий (металлический) экран, развернутый вблизи Марса, снабдить его мощными атомными электростанциями, организовать систему токов по этому экрану так, чтобы они генерировали магнитное поле подходящей структуры, как сделать так, чтобы этот экран был устойчив, потратить на это чертову уйму денег и усилий, вместо того чтобы решать задачи, реально стоящие перед человечеством», — считает Дмитрий Соколов, профессор кафедры математики физфака МГУ.

В русскоязычных новостях об идее Грина написали в духе «NASA предлагает/решило создать у Марса искусственное магнитное поле». Но надо отметить, что на конференции Planetary Science Vision 2050 Workshop, где был прочитан доклад Грина, обсуждались лишь предположения о том, как исследование Солнечной системы могло бы выглядеть в будущем.

«Цель конференции — собрать экспертов в области планетных исследований Солнечной системы и смежных дисциплин вместе со специалистами в области космических технологий, чтобы определить потенциальные научные цели и технологические возможности, которые могут быть реализованы к концу 2040-х годов и поддержат следующую стадию исследований Солнечной системы», — говорится в описании мероприятия.

Иными словами, идея Грина обсуждается на стыке науки и научной фантастики и смотрится уместно в контексте других далеких от практики идей по колонизации Марса.

Источники:
Кто уничтожил магнитное поле, а заодно и жизнь на Марсе
Кто уничтожил магнитное поле, а заодно и жизнь на Марсе На Марсе нет глобального магнитного поля, нет северного и южного полюсов Об авторе: Александр Михайлович Портнов – доктор
http://www.ng.ru/science/2013-09-25/9_mars.html
Магнитное поле Венеры
Венера имеет магнитное поле, которое, как известно, невероятно слабо. Ученые до сих пор не уверены почему это так. Планета известна в астрономии как двойник
http://lfly.ru/magnitnoe-pole-venery.html
Нужно ли Марсу магнитное поле?
Рассмотрение современных данных о взаимосвязи атмосферных планет и планет, обладающих магнитным полем.
http://zelenyikot.com/mars-and-magnetic-field/
Что думают ученые об искусственном магнитном поле для Марса
На конференции Planetary Science Vision 2050 Workshop директор подразделения НАСА по изучению планет Джим Грин предложил способ укрытия планеты Марс от солнечного ветра с помощью искусственного магнитного поля таким образом, чтобы у нее снова появилась атмосфера.
http://naukatehnika.com/chto-dumayut-uchenyie-ob-iskusstvennom-magnitnom-pole-dlya-marsa.html

COMMENTS