Слева - распределение уровня напряженности магнитного поля в Северном полушарии Марса, согласно наблюдениям MAVEN, справа - топографическая карта. Сплошной черной линией обозначена Северная равнина, буквами U и I - равнины Утопия и Исиды соответственно.
Mittelholz et al. / Science Advances, 2020
Жидкое ядро Марса генерировало магнитное поле в период между 4,5 и 4,1 миллиарда лет назад, а также 3,7 миллиарда лет назад — до и после формирования крупных равнин. Возможно, между этими периодами магнитное динамо не было активно. К такому выводу пришли планетологи, проанализировав данные космического аппарата MAVEN. Статья опубликована в Science Advances.
Существование глобального магнитного поля тесно связано с эволюцией внутреннего строения планет, их поверхности и атмосферы. Такое поле рождается благодаря конвекционным потокам в жидком токопроводящем ядре — этот процесс называется магнитным динамо. Изучение магнетизации скальных пород на планетах земной группы приоткрывает окно в раннюю историю этих небесных тел — ведь магнетизация, приобретенная в древнем поле, сохраняется миллиарды лет.
У Марса сейчас нет глобального магнитного поля. Однако наблюдения, сделанные при помощи космического аппарата Mars Global Surveyor (MGS) с околомарсианской орбиты, помогли обнаружить на планете скальные породы, которые 4,2-4,3 миллиарда лет назад магнетизировало поле, созданное жидким ядром Марса. При этом в коре марсианских равнин ударного происхождения Эллада, Аргир и Исиды, которые сформировались 3,9 миллиарда лет назад, магнетизма обнаружено не было — возможно, к этому времени магнитное динамо уже остановилось.
Анна Миттельхольц (Anna Mittelholz) из Университета Британской Колумбии и ее коллеги из США и Франции проанализировали данные ночных наблюдений, сделанных зондом MAVEN на высотах менее 200 километров, и обнаружили слабое магнитное поле на Северной равнине Марса, чей возраст оценивается в 4,5 миллиарда лет — эта низменность считается одной из древнейших деталей рельефа на Красной планете. Надо отметить, что данные, собранные магнитометром аппарата MGS в начале 2000-х годов, уже указали на слабую намагниченность пород в этой области, однако эти результаты нельзя было назвать достаточно точными — сигнал был на пределе шумового порога. Более современное оборудование MAVEN позволило однозначно определить наличие магнитного поля.
Кроме того, исследователи обнаружили магнитное поле на равнине Лукус, которая сформировалась менее 3,7 миллиарда лет назад — гораздо позже, чем крупные равнины ударного происхождения, в коре которых магнетизм отсутствует. Планетологи считают, что «замолчавшее» во время формирования равнин Эллада, Аргир и Исиды динамо могло возобновиться к периоду образования равнины Лукус, либо оно было активным все это время — а сильные ударные события, которые породили крупные равнины, просто-напросто выбросили с них фрагменты коры, содержащие магнитные материалы. Известно, что образование кратеров диаметром до 500 километров приводит к выбросу коры с глубины до 50 километров. На упомянутых трех марсианских равнинах средний диаметр кратеров колеблется от 750 до 1400 километров — это позволяет предположить, что образовавшие их удары выбросили кору с еще больших глубин и весьма эффективно избавили эти области от магнетизированных пород.
Если магнитное динамо на Марсе было активным все время с 4,5 до 3,7 миллиарда лет назад, или возобновилось на какое-то время около 3,7 миллиарда лет назад, это позволяет более точно представить процессы, которые могли повлиять на поверхность планеты. Например, марсианские долины — доказательство существования воды на планете — сформировались между нойским и ранне-гесперийским периодами, то есть примерно в то время, когда образовалась равнина Лукус, а значит, и существовало динамо. Циркуляция воды в коре при наличии магнитного поля могла привести к гидротермальным изменениям, которые могли усилить магнетизацию и регмагнитизацию магнитных минералов. Исследования при помощи марсоходов и миссий доставки образцов с поверхности Марса на Землю помогут подтвердить данные, полученные Миттельхольц и ее коллегами.
Евгения Скареднева
