Астрономия

Странные магнитные полюсы на Меркурии могут иметь больше общего с земным, чем мы осознавали

Магнитные полюса Земли дрейфуют со временем. Это то, что знает каждый пилот самолета или штурман. Они должны учитывать это, когда планируют свои полеты.

На самом деле они настолько сильно дрейфуют, что магнитные полюса находятся в разных местах, чем географические полюса или ось вращения Земли.

Сегодня магнитный Северный полюс Земли находится в 965 километрах от своего географического полюса. Теперь новое исследование говорит, что тот же дрейф полюса происходит и на Меркурии.

Магнитные полюса Земли удерживают магнитосферу нашей планеты. Магнитосфера простирается в космос вокруг нашей планеты и защищает нас от солнечного излучения. Магнитосфера и ее полюсы являются артефактами расплавленного ядра Земли, и ученые считают, что у Меркурия также есть расплавленное ядро.

Но что именно заставляет полюса дрейфовать? Это явление называется полярным дрейфом, и на Земле оно вызвано колебаниями потока расплавленного железа в ядре планеты.

На Земле северный магнитный полюс дрейфует примерно от 55 до 60 километров в год, Южный магнитный полюс дрейфует примерно от 10 до 15 километров каждый год. Полюса также переворачиваются, и это происходило около 100 раз за всю историю планеты.

Исследование показывает, что тот же самый полярный дрейф, вероятно, происходит на Меркурии, и что история дрейфа полюсов на этой планете сложнее, чем думали.

(Ньюитт и др., Космос планет Земля, 2019 г. / Центр геофизических данных / Кавит / Викимедиа / CC BY 4.0)

Вверху: магнитные полюса Земли дрейфуют вокруг относительно географических полюсов. Дрейф вызван изменениями в потоке жидкого ядра Земли.

Новое исследование опубликовано в Журнале геофизических исследований Американского геофизического союза. Он называется «Ограничение ранней истории Меркурия и его ядра динамо путем изучения магнитного поля коры». Ведущий автор - Джоана С. Оливьера, астрофизик из Европейского центра космических исследований и технологий Европейского космического агентства в Нордвейке.

Авторы в значительной степени опирались на данные, собранные космическим аппаратом НАСА "MESSENGER" ("Поверхность Меркурия", "Космическая среда", "Геохимия"). Она вращалась вокруг Меркурия с 2011 по 2015 год, и это был первый космический корабль, вращающийся вокруг планеты.

Одним из инструментов MESSENGER был магнитометр, который детально измерял магнитное поле Меркурия. Эллиптическая орбита корабля вывела его на расстояние до 200 км над поверхностью. MESSENGER получил данные, показывающие слабые магнитные аномалии на поверхности земной коры Меркурия, связанные с ударными кратерами.

Авторы предположили, что эти аномалии были вызваны железом в ударных элементах, которые создали кратеры. Они также предположили, что по мере охлаждения расплавленного материала он формировался под действием магнитного поля ртути.

Ученые знают, что по мере того, как магматическая порода остывает, она сохраняет запись магнитного поля планеты. Пока эти камни содержат магнитный материал, они будут выравниваться с полем планеты. Это называется "термореманентная намагниченность".

Поскольку разные породы в разных местах на Земле охлаждались в разное время, они создали исторический отчет о дрейфующих полюсах Земли. Вот как мы знаем, что полюса Земли перевернулись в прошлом, в последний раз почти 800 000 лет назад.

Ключом к этому является термомагнитная намагниченность. Как сказал ведущий автор Оливьера в пресс-релизе: «Если мы хотим найти подсказки из прошлого, занимаясь своего рода археологией магнитного поля, то камни должны быть термомагнитно намагничены».

Ученые смогли изучить магнитное поле Меркурия, но образцы горных пород никогда не собирались. Ни один космический корабль никогда не приземлялся на Меркурии.

Чтобы обойти это, авторы этого исследования сфокусировались на пяти ударных кратерах на поверхности и на магнитных данных, которые MESSENGER собрал, когда он приблизился к поверхности Меркурия.

Пять кратеров показали различные магнитные сигнатуры, отличные от измеренных по всему Меркурию. Эти кратеры древние, от 3,8 до 4,1 миллиардов лет. Исследователи подумали, что они могут дать представление о положении древних полюсов Меркурия и о том, как они изменились с течением времени.

«Существует несколько моделей эволюции планеты, но никто не использовал магнитное поле земной коры для получения эволюции планеты», - сказал Оливейра.

Эти удары расплавили породу, и когда она остыла, она сохранила запись магнитного поля планеты. Они использовали магнитные данные из этих пяти ударных кратеров для моделирования магнитного поля Меркурия с течением времени. Исходя из этого, они смогли оценить местоположение древних магнитных полюсов Меркурия, или «палеополей».

Их результаты были удивительными и указывают на сложную магнитную природу Меркурия. Они обнаружили, что древние полюса были далеко от нынешнего южного магнитного полюса и что они, вероятно, со временем изменились. Именно этого они и ожидали.

Но они также ожидали, что полюса сгруппируются в двух точках, которые были близки к оси вращения Меркурия, так же, как и Земля. Но полюса были распределены случайным образом, и, что удивительно, все они были в южном полушарии планеты.

Как говорится в пресс-релизе: «Палеополи не совпадают с текущим магнитным Северным полюсом Меркурия или географическим Югом, что указывает на сдвиг дипольного магнитного поля планеты».

Это доказательство подтверждает идею, что магнитная история Меркурия сильно отличается от истории Земли. Это также поддерживает идею, что Меркурий сместился вдоль своей оси. Это называется истинным полярным блужданием, когда меняются географические местоположения Северного и Южного полюсов.

В то время как Земля обладает дипольным магнитным полем с четко выраженным северным и южным полюсами, Меркурий отличается. В настоящее время оно имеет диполярно-квадрупольное магнитное поле с двумя полюсами и сдвигом в магнитном экваторе. В древние времена, согласно этому исследованию, оно могло иметь то же поле. Или, возможно, у него было многополярное поле, с закрученными магнитными "силовыми линиями, такими как спагетти", согласно Оливьере.

Вот где сейчас находятся наши знания о магнитных силовых линиях Меркурия. Что действительно нужно сделать ученым, так это изучить несколько образцов горных пород из ртути. Но ни один космический корабль никогда не приземлялся там, и никаких посадок не планируется.

Меркурий - это трудное место для посещения и орбиты космического корабля, а тем более для посадки. Его близость к Солнцу означает, что любая миссия на Меркурии должна бороться с мощным гравитационным воздействием Солнца. Требуется много топлива, чтобы совершить гораздо больше, чем быстро пролететь мимо Меркурия, и только два космических корабля когда-либо посещали планету: MESSENGER и Mariner 10.

«Маринер-10» (Mariner 10) — американская автоматическая межпланетная станция, запущенная 3 ноября 1973 г

На данный момент ученые с нетерпением ждут BepiColombo , первой миссии ЕКА по посещению Меркурия. Он прибудет в Меркурий в 2025 году и проведет там один или два года. На самом деле это два орбитальных аппарата в одном, но спускаемого аппарата нет.

Один из орбитальных аппаратов называется MMO (ртутный магнитосферный орбитальный аппарат). Как следует из названия, его роль заключается в изучении магнитного поля Меркурия, которое редко встречается среди планет. Данные этой миссии могут основываться на исследованиях, подобных этой, и могут пролить больше света на сложную магнитную историю Меркурия.

Источник: Universe Today.

Back to top button