火星磁场到底是如何消失的?

来自加拿大多伦多大学的贾法尔·阿尔卡尼-哈梅德日前就该问题提出了一种新的观点。阿尔卡尼-哈梅德认为,一颗曾在火星附近运行,后来又与之发生碰撞的较大小行星是导致火星磁场消失的真正原因。

在40亿年之前,刚形成不久的火星也曾拥有过磁场,而且其强度还与地球磁场非常相似。不过,火星磁场在存在了不长的时间后便神秘地消失了。在解释火星磁场消失的各种观点中,最主要的一种认为:随着火星核的冷却,其中液态金属的对流逐渐减弱,最终导致了磁场的消失。

为了揭开火星磁场消失的秘密,阿尔卡尼-哈梅德与同事们设计了一套新的计算机模型。他们认为,要想解释磁场消失的原因,首先应查清它是如何出现的。加拿大科学家表示,当年推动火星液态核心内金属流运动的力量并非来源于火星内部,而是来自一颗被年轻的火星所俘获的大型小行星。根据阿尔卡尼-哈梅德等人的计算,在太阳和木星的联合作用下,这颗小行星可能曾沿一条稳定的轨道绕火星飞行,两者之间的距离约10万公里。不过,在火星引力的作用下,该小行星开始逐渐地向火星靠近。当两者的距离接近到5-7.5万公里时,小行星所产生的引力已足够打破火星核内部原有的平衡,并诱发其中金属流的运动,进而产生出磁场。小行星在火星上诱发磁场的过程持续了大约5000-15000年。

在此之后,小行星仍在不断地向火星靠近并使后者的磁场又维持了数百万年的时间。阿尔卡尼-哈梅德认为,如果该小行星的自转方向与火星的保持一致,或者其沿相反的方向绕火星旋转,那么火星磁场还有可能维持更长的时间。最终,在火星引力的作用下,这颗小行星发生了分裂,有此产生的大量碎片落向火星并孕育出了一些庞大的环形山。

随着小行星的解体,火星磁场也随之消失了(确切地说,应是减弱为原先的数百分之一)--火星核内部原有的对流现象太弱,不足以孕育强大的磁场。而磁场的消失可能还在火星气候变化的过程中发挥了极其重要的作用。据科学家们估价,在磁场消失后,火星的气候逐渐由原先的温暖湿润变得寒冷干旱。

有磁场保护,火星将暴露于太阳风的完全灼烧下,太阳风是太阳喷射的持续带电粒子流,它将缓慢地侵蚀火星大气层,直至将大气层削弱成仅包裹着气体残留物为止。随后恶劣的气候变化将很快到来,从而促进火星表面逐渐转变成现今的荒芜模样。

可能有人要问了,如果有一个类似的小行星碰撞地球,那地球的磁场会不会也消失呢?答案是这样的,要摧毁地球磁场,还需要遭受比火星上更巨大的小行星碰撞。地球地幔厚度是火星地幔的两倍,并且地球内核的搅动更加频繁,因此很难摧毁地球上的磁场。

所以火星原来也许存在过生命,也许有着适合生存的环境,但那仅仅是以前,现在的火星没有磁场的保护,太阳带电粒子随时可以摧毁表面的一切物质,举个例子:假设地球上有一百亿的人口,每个人都抱着一颗当年美国轰炸日本时候的原子弹,同时爆炸,它的威力也比不上一次大的太阳风暴所带来的能量。所以我们在寻找新的宜居星球的时候,最重要的除了水以外还要看看是否有磁场。

作者:雨果科普

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