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谁偷走了火星磁场
 

火星发电机没电了?

地球拥有一个稳定的地磁场,所以我们的指南针才会指向南北极。但是如果我们把指南针拿到火星上,它就不灵了。现在的火星没有磁场,这也是火星不适宜生命存在的重要原因之一。人类送往火星轨道上的一些探测器,只在这个红色行星的个别最古老的陨石坑里发现了微弱的磁场。这些磁场可能是火星早期磁场的残余。

于是问题来了,火星过去有磁场,为什么现在却消失了呢?

和地球一样,火星曾经存在的磁场应该也是由行星内部的“巨大发电机”产生的。行星高温的铁核外层是液态的,液态的铁发生的对流运动,就相当于普通发电机转动的线圈,产生了电流,从而制造出磁场。有人认为,火星比地球要小,所以火星内核中的放射性元素衰变释放出的能量也比地核少,于是火星的液态铁核很早就冷却凝固,不再能产生对流,“发电机”也就停止运转了。但这个说法只是猜想,没有什么证据。

地狱般的大轰炸

最近,有科学家针对火星磁场消失之谜,提出了另一种解释:火星是由于遭到巨大小行星的猛烈撞击而失去磁场的。

具体的过程可能是这样的:38亿年前太阳系形成早期,距太阳比较近的天体,包括水星、金星、地球、火星和月球都遭到了大量小行星的猛烈撞击。地球由于地质运动和风化等因素的影响,撞击坑已经不易找到了,而火星、月球等则留下了丰富的证据,这些天体上的环形山,多数都是当时留下的撞击坑。当时密集的小行星轰炸使得行星们的部分表面都熔化了,对于地球,撞击产生的热量甚至蒸干了原始海洋。

现在科学家一般认为,这场巨大的灾变是由于木星和土星这些气态巨行星轨道向太阳方向移动引起的。在太阳系形成早期,远离太阳系的几个大行星在形成过程中残留下来一些尘埃和碎片,而木星等气态行星就充当起“清道夫”的角色,把这些“碎屑”卷进自己肚子里,结果越吃越胖,导致身材臃肿,旋转速度减慢下来。旋转速度减慢的同时,因为行星质量增加,所受的太阳引力增加了,它的轨道自然就要向内移动。

原来在火星和木星之间有个小行星带,小行星的运动全靠火星和木星的引力维持着平衡。现在木星这么一动,牵一发而动全身,大量小行星失去平衡,于是进入近太阳的区域,和火星、地球等发生激烈的碰撞。同样,引力变化也能够影响太阳系边疆柯伊伯带中的彗星,使得彗星进入近太阳的区域,从而撞上了行星。

火星发电机被迫停转

在行星的内部构造中,最内层是地核,紧邻地核的是地幔。当地核中高温的液态铁上升到接近地幔时,把热量传递给温度较低的地幔物质,自身温度降低导致密度增大而沉下去,这样一升一降就形成了对流。维持这种对流的一个重要条件,是地幔的温度要比地核的温度低,对地核的液态物质起到冷却作用。

但是,当大质量小行星撞击了火星,可能会加热了火星的地幔,从而扰乱了火星地核中的对流。如果地幔受小行星的猛烈撞击,温度骤然上升,甚至变得比地核的温度还高,它就无法对地核物质起到冷却作用,于是对流被迫停止,因对流引起的磁场也就消失了。

有许多观测支持这种新理论。在火星上的小行星撞击坑中,只有最古老的那些坑才有磁性。而一些新撞击坑都没有磁性的痕迹,这些新撞击坑肯定是在火星的磁场消失后才形成的。科学家们把撞击坑的年龄与磁场强度结合起来,结果表明大轰炸发生的时间大概是39亿年前,与火星磁场消失的时间大致相符。

科学家还建立模型来研究当年小行星撞击引起的效果。当把最大型小行星撞击释放出的热量算进来之后,他们发现,地幔俨然变成了一个电热毯,而不再是原来的冰袋,足够使地核的对流中断。在大轰炸期间,火星至少遭到了5颗相当大的小行星的撞击。科学家认为:每一次这样的大型撞击,都可能关闭火星地核的“发电机”。

当然,地球当年很可能也遭遇过类似的冲击,不过地球的半径有火星的2倍大,所以地核发电机可能足够强劲,在挺过强烈的撞击之后,能够重新恢复运转。地球运气不错!

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