Магнитный щит для марса. Магнитное поле марса

Магнитное поле что это такое? Это невидимая физическая сила, исходящая из ядра планеты и создающая область вокруг планеты, которое действует на движущиеся электрические заряды в сторону планеты и отклоняет их от своей первоначальной траектории. Таким образом все электрические заряды, посланные с Солнца или с другого космического тела, попадая в магнитное поле планеты, отклоняются от своей траектории. Магнитное поле защищает планету от смертельных Солнечных излучений и ветра. Но у Марса оно очень необычно. Так что же с ним случилось?

В то время, когда Марс был очень похож на Землю на нём, так же как и на Земле, существовало магнитное поле. Глобальным оно существовало относительно недолго и со временем исчезло совсем по ряду причин. Сейчас оно обширно, но не глобально. Удивительно, но на Марсе есть локализованные районы где магнитное поле проявляется сильней чем на других районах. Магнитное поле Марса изучается учеными с Земли и космическими зондами на орбите и классифицируется как . В этих районах оно составляет 0.2 – 0.3 Гаусса, эти поля приблизительно равны земного магнитному полю. Карта Марса отображает поверхность Марса и районы магнитных полей планеты.

На этом изображении показаны места с сильными и слабыми районами марсианского магнитного поля

И магнитное поле связаны. Магнитное поле слабое из-за нестабильной работы механизма планетарного динамо, который и является ответственным за работоспособность планетарного магнитного поля. Планетарное динамо на Марсе, в отличии от Земли, не работает. Железное ядро этой планеты сейчас неподвижно относительно марсианской коры, что и ослабляет действие защитного поля. Есть 2 теории об появлении и исчезновении магнитного поля Марса:

Первая теория исчезновения.

Согласно этой теории, Красная планета имела стабильное глобальное магнитное поле, схожее с земным. Но все это было разрушено столкновением Марса с каким-то космическим телом больших размеров. Это столкновение послужило началу остановки ядра планеты и, следовательно, поле начало ослабевать и, со временем, утратило своё глобальное действие на планете. Но оно совсем никуда не пропало, а лишь утратило свой глобальный масштаб. Теперь же поле можно найти не на всех районах планеты. В каких-то районах оно намного сильней, чем в других. Это очень удивительно, ядро на Марсе каким-то образом делает одни участки планеты более защищенными чем другие. Это необходимо знать, если в будущем человечество захочет покорить Красную планету и организовать на ней колонию, которой можно будет относительно безопасно проживать на поверхности Красной планеты.

Вторая теория исчезновения.

Эта теория совершенно противоположна первой. Согласно ей, Марс не имел магнитного поля. Эта теория говорит о том, что Марс как планета начала существование без одной из главных защит. Получается, что после зарождения планеты и длительное время после этого железное ядро в центре планеты было неподвижным и не создавало никаких магнитных импульсов, защищающих планету. Но ученые так же говорят о том, что оно в один прекрасный момент чудом появилось. Все это благодаря всем известному газовому гиганту солнечной системы – Юпитеру. Магнитное поле у этого гиганта настолько сильное, что может отталкивать со своих первоначальных направлений не только какие-нибудь электрические заряды, но даже и космические объекты внушительных размеров. Так и случилось много лет назад, поле Юпитера оттолкнуло астероид и направило его прямиком на Марс. Но этот астероид не упал на , а был чудом захвачен его орбитой.

В результате приливной силы астероида, всего за несколько десятков тысяч лет в ядре Марса начались конвективные потоки, которые и пробудили ядро планеты и, следовательно, послужили созданию магнитного поля. Со временем астероид все ближе и ближе приближался к поверхности Марса, усиливая его действие. Но после истечения нескольких миллионов лет, астероид разрушился и Марсианское магнитное поле начало постепенно исчезать, что сейчас и наблюдается учеными. поможет в изучении Марса и его магнитного поля.

На видео под этой статьей можно увидеть сравнение магнитных полей Земли и Марса.

Марс, как и Венера - землеподобные планеты. У них очень много общего, но есть и отличия. Ученые не теряют надежды найти жизнь на Марсе, а также терраформировать этого «родственника» Земли, пускай и в далеком будущем. Для Красной планеты эта задача выглядит более простой, чем для Венеры. К сожалению, у Марса очень слабое магнитное поле, что усложняет ситуацию. Дело в том, что из-за почти полного отсутствия магнитного поля солнечный ветер оказывает очень сильное влияние на атмосферу планеты. Он вызывает диссипацию атмосферных газов, так что в сутки в космос уходит около 300 тонн атмосферных газов.

По мнению специалистов, именно солнечный ветер стал причиной рассеивания около 90% марсианской атмосферы в течение миллиардов лет. В итоге давление у поверхности Марса составляет 0,7-1,155 кПа (1/110 от земного, такое давление на Земле можно увидеть, поднявшись на высоту в тридцать километров от поверхности).

Атмосфера на Марсе состоит, преимущественно, из углекислого газа (95%) с небольшими примесями азота, аргона, кислорода и некоторых других газов. К сожалению, давление и состав атмосферы на Красной планете делает дыхание земных живых организмов невозможным на Красной планете. Вероятно, некоторые микроскопические организмы и смогут выжить, но и они не смогут чувствовать себя в таких условиях комфортно.

Состав атмосферы - не такая уж и проблема. Если бы атмосферное давление на Марсе составило бы половину или треть от земного, то колонисты или марсонавты смогли бы находиться в определенное время суток и года на поверхности планеты без скафандров, используя лишь аппарат для дыхания. Более комфортно на Марсе почувствовали бы себя и многие земные организмы.

В НАСА считают, что повысить давление атмосферы на соседе Земли можно, если защитить Марс от солнечного ветра. Такую защиту обеспечивает магнитное поле. На Земле оно существует благодаря так называемому механизму гидродинамического динамо. В жидком ядре планеты постоянно циркулируют потоки электропроводящего вещества (расплавленного железа), благодаря чему возбуждаются электрические токи, которые создают магнитные поля. Внутренние потоки в ядре земли ассиметричны, что обуславливает усиление магнитного поля. Магнитосфера Земли надежно защищает атмосферу от «выдувания» солнечным ветром.

Диполь по расчетам авторов проекта создания магнитного щита для Марса будет генерировать достаточно сильное магнитное поле, которое не допустит к планете солнечный ветер

К сожалению для человека, на Марсе (и Венере) нет постоянного мощного магнитного поля, фиксируются лишь слабые следы. Благодаря Mars Global Surveyor удалось обнаружить магнитное вещество под корой Марса. В НАСА считают, что эти аномалии образовались под влиянием некогда магнитного ядра и сохранили магнитные свойства даже после того, как сама планета утратила свое поле.

Где взять магнитный щит

Директор научного отдела НАСА Джим Грин считает, что естественное магнитное поле Марса восстановить нельзя, во всяком случае, сейчас или даже в очень отдаленном будущем человечеству это не по силам. А вот создать искусственное поле можно. Правда, не на самом Марсе, а рядом с ним. Выступая с докладом «Будущее окружающей среды Марса для исследований и науки» на мероприятии Planetary Science Vision 2050 Workshop, Грин предложил создать магнитный щит. Этот щит, Mars L1, по замыслу авторов проекта, закроет Марс от солнечного ветра, и планета начнет восстанавливать свою атмосферу. Расположить щит планируется между Марсом и Солнцем, где он находился бы на стабильной орбите. Создать поле планируется при помощи громадного диполя или же двух равных и противоположно заряженных магнитов.

На схеме НАСА показано, как магнитный щит будет защищать Марс от воздействия солнечного ветра

Авторы идеи создали несколько симуляционных моделей, каждая из которых показала, что в течение после запуска магнитного щита давление на Марсе достигнет половины земного. В частности, углекислый газ на полюсах Марса будет испаряться, переходя в газ из твердой фазы. С течением времени проявит себя парниковый эффект, на Марсе начнет теплеть, лед, который находится близко к поверхности планеты во многих ее местах, растает и планета покроется водой. Считается, что такие условия существовали на Марсе около 3,5 млрд лет назад.

Конечно, это проект не сегодняшнего дня, но, возможно, в будущем столетии люди смогут реализовать эту идею и терраформировать Марс, создав себе второй дом.

«В отличие от Земли у Марса нет глобального магнитного поля, которое защищало бы планету от солнечного ветра. Оно слабее земного магнитного поля почти в 1000 раз на экваторе и в 500 раз на полюсах. Однако на Марсе есть локализованные районы с сильными магнитными полями. Такие данные были получены с помощью магнитометра орбитального зонда «Mars Global Surveyor», который составил карту ионосферы Марса. На этой карте видно, что там, где на поверхности имеют место сильные магнитные поля, там ионосфера имеет высоту в несколько сот километров, и эти изгибы ионосферы задерживают солнечный ветер.

По мнению специалистов, у Марса когда-то было глобальное магнитное поле, защищавшее атмосферу от солнечного ветра. Однако около четырех миллиардов лет назад Марс потерял его . Возможно, это произошло под действием ударов астероидов или комет или из-за изменения свойств ядра - резкого снижения его проводимости и прекращения ядерных электротоков. После потери магнитосферы, на Марс обрушились ионизованные частицы солнечного ветра. Если до этого на Марсе была атмосфера, достаточно плотная для того, чтобы на поверхности протекала вода, то после потери магнитосферы большая часть атмосферы была уничтожена. Сейчас марсианская атмосфера простирается на высоту в несколько сотен километров, но плотность ее очень мала.
Оставшиеся на Марсе островки магнитного поля - довольно загадочные явления. В этих местах величина магнитного поля составляет 0,2-0,3 Гаусса, то есть эти локальные поля по величине сравнимы с земным магнитным полем . Кроме того, эти марсианские магнитные поля располагаются в виде полос переменной полярности, простирающихся с запада на восток. Ширина этих полос с севера на юг достигает 1000 км. Ученым пока неизвестно, какие марсианские породы могут генерировать такие сильные магнитные поля, и почему они существуют в виде полос с противоположной полярностью . Линии этого магнитного поля образуют полуцилиндры. В местах соприкосновения этих полуцилиндров наблюдается сильное вертикальное магнитное поле, под действием которого ионизованные водород и гелий из солнечного ветра могут спускаться к поверхности Марса. А на вершинах лежащих полуцилиндров располагаются области с сильным горизонтальным магнитным полем, которые действуют как зонтик для защиты нижележащей атмосферы от солнечного ветра . На Земле дипольное магнитное поле закрывает всю планету, а на Марсе имеют место отдельные локальные дипольные поля, защищающие ограниченные зоны».

На картинке изображена часть южного полушария Марса. Красные и синие полосы, которые пересекают траекторию космического аппарата «Mars Global Surveyor», означают смежные области коры Марса с противоположным направлением магнитного поля . Полосы пролегают с востока на запад и имеют ширину около 160 км при длине около тысячи км.

Источник http://wwintspace.net/eforum/topic.php?forum=14&topic=4

Схема взаимодействия поля и Солнечного ветра

На планете Марс не существует планетарного магнитного поля. Планета имеет магнитные полюса, которые являются остатками древнего планетарного поля. Так как магнитное поле Марса фактически отсутствует, то он постоянно подвергается бомбардировке солнечным излучением, а также воздействием солнечного ветра, что делает его бесплодным миром, который мы и видим сегодня.

Большинство планет, создают магнитное поле с помощью динамо-эффекта. Металлы в ядре планеты расплавлены и постоянно движутся. Движущиеся металлы создают электрический ток, который в конечном итоге проявляется в виде магнитного поля.

Общие сведения

На Марсе есть магнитное поле, которое представляет собой остатки древних магнитных полей. Оно похоже на поля, найденные на дне океанов Земли. Ученые считают, что их присутствие является возможным признаком того, что у Марса была тектоника плит. Но другие данные свидетельствуют о том, что эти движения литосферных плит прекратились около 4 миллиардов лет назад.

Полосы поля достаточно сильны, почти так же, как у Земли, и могут распространяться на сотни километров в атмосферу. Они взаимодействуют с солнечным ветром и создают полярные сияния так же, как и на Земле. Ученые наблюдали более 13 000 этих сияний.

Отсутствие планетарного поля означает что ее поверхность получает в 2,5 раза больше излучения, чем Земля. Если люди собираются исследовать планету, необходим способ оградить человека от вредного воздействия.

Одно из последствий отсутствия, у планеты Марс магнитного поля — невозможность присутствия жидкой воды на поверхности. Марсоходы обнаружили большое количество водяного льда под поверхностью, и ученые считают, что там может быть жидкая вода. Недостаток воды добавляет препятствий, которые инженеры должны преодолеть для того, чтобы изучить, и впоследствии колонизировать, Красную планету.

	· · · ·

Американцы все роют и роют на Красной планете. Пока – с помощью роботов. Фото NASA

На Марсе нет глобального магнитного поля, нет северного и южного полюсов. Поэтому компас здесь бесполезен. В разных районах планеты магнитная стрелка крутится, как собачонка, потерявшая хозяина. Почему у Марса нет единого магнитного поля? Ведь, по мнению специалистов, когда-то оно было.
По данным американского орбитального зонда Mars Global Surveyor, вместо единого поля сейчас существует множество локальных, иногда довольно сильных магнитных аномалий. На карте магнитного поля они дают пеструю пятнисто-мозаичную картину. Островки магнитного поля имеют интенсивность 0,2-0,3 гаусса, то есть они соизмеримы по величине с магнитным полем Земли.
Магнитные аномалии особенно сильно проявлены в южном полушарии, в районе гигантского метеоритного кратера Эллада диаметром 600 км. Они сильно вытянуты в широтном направлении и представляют собой как бы полуцилиндры длиной до 1000 км с разными знаками. Аномалии частично экранируют поверхность планеты от «солнечного ветра» и космических излучений.
Гипотезу, объясняющую потерю магнитного поля, предложил недавно Джафар Аркани-Хамед из университета Торонто. Вместе с коллегами из канадских университетов Летбриджа и Йорка он провел моделирование системы, предполагающей захват Марсом крупного тела, вероятно из пояса астероидов. Предполагается, что это событие произошло 4 млрд. лет назад. Астероид стал спутником Марса и, создав конвекционные, или приливные, потоки в жидком ядре планеты, «включил» тем самым магнитное поле Марса.
Расчеты показали, что при совместном воздействии Солнца и Юпитера астероид мог выйти на орбиту вокруг Марса с радиусом 100 тыс. км. Снижение спутника до 50–75 тыс. км приводит к возникновению конвекционной нестабильности жидкого ядра, достаточной для запуска «динамо-машины», и созданию единого магнитного поля планеты.
Продолжительность работы этой электрической машины могла меняться от нескольких миллионов лет в случае совпадения направления вращения Марса и спутника, до 400 млн. лет – в обратном варианте. Дальнейшее снижение спутника привело к его разрушению на пределе Роша (2,44 радиуса планеты при равномерно распределенной плотности), исчезновению глобального магнитного поля и падению обломков на Марс. Естественно, это привело к глобальным изменениям климата. Природа локальных магнитных аномалий остается для специалистов загадочной, так как магнитность слишком высока для обычных пород.
Комментируя сообщения, посвященные этой теме, напомню, что еще в прошлом веке при поисках кимберлитовых трубок аэрогеофизическими методами нами были обнаружены сильные локальные магнитные аномалии в Восточной Сибири. Было установлено, что они возникли за счет концентрации новой минеральной разновидности – «стабильного маггемита».
Этот минерал представляет собой магнитную окись железа (Fe2O3). Его происхождение мы связали с образованием Попигайской астроблемы, известной огромными запасами алмаза и его модификации – минерала лонсдейлита (см. «НГ-науку» от 24.10.12). Алмаз и лонсдейлит возникли за счет залежей каменного угля, а стабильный маггемит – путем прокаливания древней красноцветной коры выветривания Якутии, состоящей из гидроксидов железа – Fe(OH)3.
Красноцветные железистые коры выветривания распространены только на двух планетах Солнечной системы – на Земле и... на Марсе. Их объединяют одинаковые условия образования: наличие свободного кислорода атмосферы, воды и тепла при обязательном наличии жизни. Кислород в нашей атмосфере появился 3 млрд. лет назад за счет фотосинтеза, дающего в современных условиях за 4–5 тыс. лет 1200 трлн. т кислорода – столько, сколько его содержится в атмосфере Земли.
Марс называют Красной планетой потому, что он покрыт толстым слоем красно-бурых оксидов и гидроксидов железа, превращенных в песок и пыль водой и ветром. Но эти красноцветы магнитны, поскольку удар упавшего спутника прокалил их и превратил лимонит в маггемит. Американцы установили в коре выветривания Марса до 10% этого минерала. Значит, сначала было глобальное окисление поверхности Марса, а уж потом – удар спутника и «омагничивание» гидроксидов железа. По нашим подсчетам, на окисление базальтов Марса ушло свободного кислорода в четыре-пять раз больше, чем его сейчас в атмосфере Земли. Надо учесть, что поверхность Марса составляет только 28% от поверхности Земли. Иначе говоря, глубинные породы Марса окислялись в течение миллиардов лет, и значит, столько же времени существовала и эволюционировала жизнь. Мы также считаем, что жизнь на Марсе погибла от падения на его поверхность крупного спутника в районе южного полюса, в области Эллада, где находятся огромный метеоритный кратер и наиболее интенсивные магнитные аномалии.
Антипод Эллады – участок северного полушария с группой гигантских вулканов, крупнейший из которых – Олимп высотой 26 км и диаметром 600 км. Возможно, их появление связано с мощным ударом, воздействовавшим на жидкое ядро, выбросившим вещество ядра в виде лавы и остановившим работу «динамо-машины» Марса.
Сейчас у Марса имеются два естественных спутника – Фобос (Страх) и Деймос (Ужас). Фобос вращается на расстоянии всего 5920 км от поверхности планеты, вблизи от предела Роша. Астрономы считают, что через 40 млн. лет он рухнет на Марс. Для третьего спутника Марса, уже прошедшего предел Роша и убившего жизнь на планете, мы еще в прошлом веке предложили название Танатос – Смерть.
Магнитные аномалии в районе Эллады мы связываем с концентрацией новообразованного маггемита в прокаленном ударом красноцветном железистом чехле Марса.
По аналогии с Марсом маггемит Восточной Сибири накапливается в речных отложениях и дает сильные магнитные аномалии в поле Земли. Высокая концентрация маггемита в районе южного полюса Марса вполне может объяснить локальные магнитные аномалии и пятнисто-мозаичную структуру магнитного поля Красной планеты.
Мы согласны с канадскими учеными, что спутник Марса действительно рухнул на его поверхность, но в отличие от них мы уверены, что катастрофа произошла значительно позже, когда черные базальты Марса уже покрылись красно-бурой железистой «ржавчиной». Третий спутник Марса, Танатос, упал, когда существовали жизнь, богатая кислородная атмосфера, речная сеть, железистая кора выветривания.
Возможно, не один, а все три спутника когда-то «включили» магнитное поле Марса. Но очевидно, что Танатос недавно «выключил» его, нарушив своим ударом конвекцию в жидком ядре планеты. Упавший спутник, судя по кратеру Эллада, был размером с Фобос. В результате удара Танатоса над планетой возникло гигантское плазменно-пылевое магнитное облако, взаимодействовавшее со знакопеременным «умиравшим» магнитным полем Марса. Железистая магнитная пыль осела на его поверхность.
Сепарация магнитного материала в магнитном поле создала многочисленные широтные магнитные аномалии разных знаков. Ударная волна прошла сквозь жидкое ядро, остановила «динамо-машину» Красной планеты и породила гигантские вулканы. При этом была потеряна плотная атмосфера планеты. Космос наглядно показал на примере Марса, что такое реальный апокалипсис. Хорошо, что Луна от нас удаляется. А если бы она приближалась?..
На наш взгляд, роль магнитного поля как защитного экрана при плотной атмосфере планеты преувеличена. По данным доктора физико-математических наук профессора В.П. Щербакова и Н.К. Сычевой, только последние 5 млн. лет Земля имеет сравнительно сильное магнитное поле. Низкое магнитное поле Земли существовало на значительной части неогена (геологический период, который начался 23 млн. лет назад и закончился примерно 2,6 млн. лет назад), а частично и еще раньше – в девонском периоде (420–360 млн. лет назад). То есть сотни миллионов лет жизнь на Земле успешно развивалась в условиях слабого магнитного поля, поскольку ее защищала атмосфера. Сходные процессы, видимо, происходили и на Марсе.
Главный же вывод, который можно сделать из всего сказанного, заключается в том, что канадские ученые тоже пришли к мысли о том, что третий спутник Марса существовал. Мы уже дали ему название – Танатос. Его падение на поверхность Красной планеты уничтожило всю марсианскую экосистему – атмосферу, теплый климат и высокоразвитую жизнь. Об этом свидетельствуют такие удивительные артефакты, как черепа ящеров и антропоидов в кратере Гусева, скелет ящерицы в кратере Гейла и многие другие.
Удар астероида пришелся на океан – глубокую впадину у южного полюса. Выбитый из своего ложа океан разлился по поверхности Марса и пропитал почвы солями – поваренной солью, сульфатами натрия, магния и кальция. Эти соли не случайно найдены марсоходами на поверхности Марса: они остались от бурных потоков, прокатившихся по планете.
Характер этих остатков и костных отщепов свидетельствует об отсутствии минерализации и «окаменения» костей. Танатос действительно рухнул на Марс, но апокалипсис, сопровождаемый гибелью экосистемы, произошел не миллиарды, а всего лишь тысячи лет назад.