Избыток водорода уничтожил магнитное поле Марса
Избыток водорода, отщепленный от молекул воды и находивщийся в мантии Марса, мог бы отключить конвекцию, уничтожив магнитное поле планеты навсегда, предложил ученый-планетолог Джозеф О’Рурк на Лунной и Планетарной научной конференции.
Ученые полагают, что магнитные поля производятся в результате перемещения расплавленного железного ядра планеты. Конвекция опирается на более плотные материалы, погружающиеся в ядро, и более легкое вещество, поднимающееся на поверхность. Движение железа, которое может нести заряд, создает сильное магнитное поле, которое может защитить атмосферу планеты от влияния солнечного ветра.
Но если более легкий материал, например, водород, оседает близко к железному ядру, он может блокировать плотный материал от глубокого погружения, которое поддерживает конвекцию, — сказал О’Рурк из Университета штата Аризона в Темпе. «Слишком много водорода может полностью отключить конвекцию», — сказал он.
О’Рурк и его коллега Дэн Шим предположили, что водород может поступать из воды, запертой в марсианских минералах. Около горячего ядра вода будет разделяться на водород и кислород. Кислород будет образовывать соединения с другими элементами и оставаться высоко в мантии, но водород может находиться поверх ядра и эффективно задушить динамо-эффект.
Вопрос в том, имели ли минералы Марса то, что нужно, чтобы доставить водород в нужное место. Кора Марса богата минеральным оливином, который плохо связывается с водой и поэтому является относительно сухим.
Во внутренней части планеты давление заставляет оливин превращаться в минералы вадслейта и рингвудита, в которых содержится больше воды. Еще глубже минерал превращается в бриджманит и снова становится сухим. Некоторое время этот слой бриджманита мог действовать как буфер против воды, позволяя ядру продолжать конвекцию. Но по мере того, как мантия охлаждалась, слой бриджманита сжимался и, в конце концов, исчез, предполагает исследование О’Рурка.
Был ли внутри Марса когда-либо этот спасительный слой бриджманита, зависит от того, насколько большим является его ядро. Эта информация может быть получена с помощью космического аппарата Mars InSight, старт которого запланирован в мае, сказал О’Рурк. У Марса было магнитное поле более 4 миллиардов лет назад. Ученые изо всех сил пытались объяснить, как оно исчезло, оставив планету уязвимой для губительного солнечного ветра, который, вероятно, лишил ее атмосферы и поверхностных вод.
Если бы водород блокировал конвекцию ядра планеты, все случилось бы за весьма короткий срок по геологическим меркам. Предыдущие наблюдения показывают, что магнитное поле Марса исчезло относительно быстро, примерно за 100 миллионов лет.
Больше информации: J. O’Rourke and S.-H. Shim. Suppressing the martian dynamo with ongoing hydrogenation of the core by hydrated mantle minerals. Lunar and Planetary Science Conference, The Woodlands, Texas, March 21, 2018.