Магнитное поле Марса могло исчезнуть из-за водорода

Утраченное магнитное поле Марса могло «утонуть» в ядре планеты. Избыток водорода, появившийся в результате расщепления молекул воды и скопившийся в марсианской мантии, мог остановить конвекцию (теплообмен), выключив таким образом магнитосферу планеты навсегда. С таким предположением выступил планетолог Университета штата Аризона (США) Джозеф О’Рурк на проходившей Конференции по лунным и планетарным наукам.

На настоящий момент общепринятой моделью, объясняющей природу внутреннего магнетизма планет, является теория магнитогидродинамического динамо: магнитное поле генерируется благодаря конвекционным потокам в жидком токопроводящем ядре. В процессе конвекции нижние слои вещества нагреваются, становятся легче и всплывают, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и опускаются вниз, после чего процесс повторяется снова и снова. Движение потоков железа в ядре планеты, которое может нести электрический заряд, формирует магнитное поле, которое защищает атмосферу от воздействия солнечного ветра.

Однако, по мнению О’Рурка, если слои более легкого вещества, например того же водорода, осядут ближе к железному ядру, то они могут блокировать слои более плотного вещества от погружения вниз, остановив тем самым процесс конвекции.

«Слишком много водорода — и конвекционные процессы могут прекратиться полностью. Водород – безжалостный убийца», — заявил О’Рурк в ходе своей презентации.

Ученый вместе со своим коллегой Дэном Шимом из того же университета выдвинули предположение о том, что большой запас водорода в недрах планеты мог появиться из воды, заключенной в марсианских минералах. Ближе к горячему ядру вода расщеплялась бы на водород и кислород. Химические реакции кислорода и других элементов могли бы удерживать его в верхних слоях мантии планеты, в то время как водород мог бы оседать практически на ядро и таким образом эффективно замедлять магнитогидродинамическое динамо.

Основной вопрос здесь в том, имели ли минералы Марса то, что нужно, чтобы доставить водород в нужное место. Последние исследования Красной планеты показывают, что кора Марса богата содержанием минерала оливина, который плохо связывается с водой и поэтому является относительно сухим.

В более глубоких недрах планеты давление заставляет оливин переходить в минералы вадслейта и рингвудита, способные содержать больше воды. Еще глубже — и эти минералы превращаются в бриджманит, который снова становится сухим. В течение некоторого времени этот бриджманит мог бы действовать в качестве буфера против воды, позволяя ядру продолжать конвекцию. Однако по мере охлаждения мантии слой бриджманита сжимался бы и в конечном итоге полностью исчез, предполагает исследование О’Рурка.

Был ли внутри Марса когда-либо этот спасительный слой бриджманита, зависит от того, насколько большим является ядро планеты. Эта информация может быть получена с помощью космического аппарата Mars InSight, запуск которого запланирован на начало мая, отмечает О’Рурк.

Ученые считают, что около 4 миллиардов лет назад у Марса все-таки было магнитное поле. Исследователи изо всех сил пытались объяснить, как оно исчезло, оставив планету уязвимой для губительного солнечного ветра, который, вероятно, «сдул» ее атмосферу и лишил поверхностных вод.

Но если бы водород действительно блокировал конвекцию ядра планеты, то по геологическим меркам все должно было произойти за весьма короткий срок. Предыдущие исследования говорят, что магнитное поле Марса исчезло относительно быстро, примерно за 100 миллионов лет.