Nowe badania sugerują, że marsjańskie baseny uderzeniowe, wcześniej zakładane, że zostały rozmagnesowane z powodu nieaktywnego dynama planetarnego, mogą zamiast tego odzwierciedlać wpływ odwracającego się pola magnetycznego. Badania prowadzone pod kierunkiem dr Silpaji Chandrasekara wskazują, że zmienne dynamo Marsa mogło być aktywne dłużej, niż przewidywano, co ma konsekwencje dla zrozumienia ewolucji planet.
Baseny udarowe i efekty chłodzące
W papierze opublikowany w czasopiśmie Nature Communications badacze zbadali, w jaki sposób na pola magnetyczne dużych marsjańskich basenów uderzeniowych, które wydają się słabe, może wpływać przedłużone chłodzenie i odwracanie aktywności dynama, a nie wczesne zaprzestanie działania dynama. Modelowali wzorce chłodzenia w tych basenach i odkryli, że częste odwrócenie polaryzacji – zmiana kierunku pola magnetycznego – znacząco zmniejsza intensywność magnetyzmu w tych obszarach, tworząc wrażenie „rozmagnesowania”.
Historia dynama marsjańskiego
Historycznie rzecz biorąc, badania dynama Marsa – mechanizmu generującego magnetyzm planetarny – skupiały się na określeniu harmonogramu jego działania oraz roli w klimacie i strukturze planety. Dowody pochodzące z młodych formacji wulkanicznych i meteorytów, takich jak Allan Hills 84001, sugerują, że marsjańskie dynamo mogło istnieć aż do 3,7 miliarda lat temu, co podważa założenia dotyczące jego wcześniejszego wyłączenia.
Badacze wysunęli teorię, że w okresach chłodzenia w basenach marsjańskich w wyniku odwrócenia pola magnetycznego utworzyły się warstwy o przeciwnym namagnesowaniu, co prowadzi do słabych sygnałów magnetycznych. W badaniu określono to ilościowo, oceniając takie czynniki, jak szybkość odwracania, głębokość Curie i skala czasu chłodzenia termicznego.
Szybkości odwracania i ewolucja pola magnetycznego
Wykorzystując analizę elementów skończonych i symulacje termiczne, zespół przeanalizował zachowanie chłodzenia w różnych basenach marsjańskich, oceniając, jak różne częstotliwości odwrócenia wpływają na natężenie pola. W przypadku wyższych współczynników odwrócenia (powyżej 1,5 odwrócenia na milion lat) zaobserwowano znaczne zmniejszenie natężenia pola magnetycznego, szczególnie na większych wysokościach powyżej 200 kilometrów.
Rozmiar basenu miał wpływ na wykryte wzorce magnetyczne: mniejsze baseny wykazywały pola dipolarne, podczas gdy większe wykazywały złożone struktury magnetyczne, ze szczytami natężenia pola wzdłuż ich krawędzi. Stopniowy spadek szczytowego natężenia pola zgodny z teoretycznymi przewidywaniami dotyczącymi materiałów poddawanych powolnym zmianom magnesowania w odpowiedzi na ciągłe odwrócenia.
Implikacje dla marsjańskiej ewolucji magnetycznej
Badanie to sugeruje, że częste odwracanie dynama, a nie wczesne wyłączanie dynama, wyjaśnia słabe pola magnetyczne w basenach marsjańskich. Przy wyższych współczynnikach odwrócenia większe baseny przekraczające 800 kilometrów wykazywały osłabiony magnetyzm. Jednakże mniejsze baseny mogą wydawać się rozmagnesowane nawet przy umiarkowanych częstotliwościach odwrócenia, co zwiększa złożoność analizy magnetycznej Marsa.
Odkrycia dostarczają nowego wglądu w konwekcję w jądrze Marsa i dynamikę atmosfery, potwierdzając możliwość odwrócenia marsjańskiego dynama utrzymującego się aż do 3,7 miliarda lat temu, kształtującego wczesny krajobraz magnetyczny planety.
