Есть ли магнитное поле у марса? – все о космосе

Древнее магнитное поле Марса действовало не так, как у Земли

Вопрос о том, есть ли жизнь на Марсе, вплетен в паутину более общих загадок. Во-первых, что произошло с древним океаном, который когда-то покрывал четвертую часть марсианской поверхности? И во-вторых, отчего исчезла магнитосфера Красной планеты? Почему Марс, который некогда походил на Землю, превратился в сухую красную скорлупу?

«Мы наблюдаем на поверхности Марса намагниченную породу, — говорит Брюс Банердт (Bruce Banerdt), являющийся ведущим исследователем марсианской экспедиции InSight, которая должна отправиться в полет в марте— Поэтому мы знаем, что одно время у Марса было магнитное поле, которого сегодня нет.

Мы бы хотели выяснить его историю — когда это магнитное поле появилось, и когда оно исчезло».
Есть несколько главных теорий о том, что уничтожило марсианский магнетизм. Одна из них гласит, что огромные астероиды бомбили Марс до тех пор, пока его магнитное поле не отключилось.

В состав этой астероидной бури мог входить один особенно крупный обломок, даже больше того, что уничтожил земных динозавров. Есть и другая теория — о том, что древнее магнитное поле Марса покрывало лишь одно его полушарие, из-за чего магнетизм планеты со временем ослаб.

«Наличие магнитного поля очень важно для понимания истории марсианской атмосферы, а это, конечно же, дает ключ к разгадке вопроса о том, пригодна ли поверхность Марса для жизни», — рассказал мне Банердт.

Для понимания произошедшего ученым необходимо заглянуть глубоко под поверхность Марса.

Вот почему коллектив Банердта планирует составить карту марсианских внутренностей и найти признаки «превращения планеты из комка метеоритов в тот сложный мир, который мы видим сегодня».

Спускаемый аппарат InSight будет оснащен сейсмографом, теплоанализатором и метеостанцией для сбора данных. Цель состоит в том, чтобы среди прочего установить состав планеты, ее структуру, размер ядра и его расположение, а также толщину марсианской коры.

«Мы провели огромную работу, изучая геологию на поверхности. Мы провели неплохую работу, изучая сегодняшнюю атмосферу Марса, — сказал Банердт. — Но чем мы никогда не занимались за 40 лет исследования Марса, это зондированием его недр и изучением глубинных процессов. В нашей головоломке это большой пробел, а он связан со многими другими вещами, которыми мы интересуемся».

Команда InSight также займется отслеживанием марсотрясений, вызываемых расширением планеты и ее сжатием вследствие охлаждения. Согласно прогнозам, сейсмическая активность на Марсе ниже, чем на Земле, но выше, чем на Луне. «Мы думаем, что зафиксируем где-то от 50 до 100 марсотрясений за два года нашей экспедиции, — предположил Банердт.

— Примерно одно-два марсотрясения мощностью шесть баллов, примерно в 10 раз больше марсотрясений мощностью пять баллов, в 10 раз больше марсотрясений мощностью четыре балла и так далее».
Еще один важный вопрос для исследователей — плотность марсианского ядра, так как это поможет определить его состав. А состав, в свою очередь, поможет объяснить другие явления на Красной планете.

Узнав, есть или нет у Марса твердое внутреннее ядро, окруженное расплавленной внешней частью, ученые смогут разгадать некоторые тайны марсианского магнетизма и атмосферы. На Земле поток жидкого железа вокруг более горячего твердого ядра проводит электричество, которое помогает сохранить земное магнитное поле.

Если ядро у Марса расплавленное, станет понятно, почему он утратил свое магнитное поле, и почему улетел в космос его примитивный океан.

У ученых уже есть некоторые догадки о том, что древнее магнитное поле Марса действовало не так, как у Земли. В 2007 году один научный коллектив разработал модель марсианского ядра, указывающую на то, что оно может содержать частички твердого железа — а это говорит о том, что когда-нибудь магнетизм Красной планеты может восстановиться.

Но лабораторные модели показывают далеко не все. Экспедиция InSight сможет собрать уникальные данные под поверхностью Марса. «Это новое место, так что мы найдем там новые вещи», — сказал Банердт.

Если все пойдет в соответствии с планом, у ученых появится информация о температуре внутри Марса, которую они будут собирать при помощи термодатчика, способного бурить марсианскую поверхность на большую глубину.

Ученые также будут следить за колебаниями марсианских полюсов, что поможет получить информацию о размере и плотности ядра планеты.

Для проведения таких расчетов необходимо с большой точностью, до нескольких сантиметров, определить, где должен сесть спускаемый аппарат InSight.

«Это сродни безумию, если задуматься над тем, что все будет происходить на удалении миллионов километров, — сказал Банердт. — На мой взгляд, это граничит с магией. Но меня заверили, что это не магия. Это наука».

webhnd.com по следам , 

Источник: http://webhnd.com/meteozavisimost/drevnee-magnitnoe-pole-marsa-dejstvovalo-ne-tak-kak-u-zemli/

Нужно ли Марсу магнитное поле?

Продолжаем рубрику “Прикладное терраформирование”. В предыдущем выпуске мы оценили марсианские запасы углекислотного льда, и человеческие возможности по его преобразованию в атмосферу. Сегодня поговорим о том есть ли какой-либо смысл наполнять атмосферу Марса в условиях отсутствия магнитного поля.

Тема магнитного поля всплывает практически во всех обсуждениях, когда заходит речь о преобразовании Марса в землеподобную планету. Многие еще с уроков природоведения, и стараниями многочисленных научно-популярных фильмов и публикаций, твердо заучили как истину: магнитное поле Земли защищает нас от солнечной радиации, а атмосферу от выдувания солнечным ветром. Причем это “выдувание” многими воспринимается буквально – как механический процесс выноса газов атмосферы потоками солнечной плазмы.Земное магнитное поле, в таких картинах, рисуют героическим защитником, который встает щитом на пути злых потоков огненного ветра, посылаемого Солнцем.Однако современные космические исследования дают все больше оснований пересматривать эту картину в сторону усложнения процессов взаимодействия гелиосферы и геосферы. Более честные схемы уже указывают, что магнитосфера не спасает от утечки атмосферы с полюсов, а скорее даже способствует.Начнем по порядку. Для начала следует разобраться в причинах потери атмосферы планетами.

Диссипация (рассеяние) атмосфер в космос имеет термическое и нетермическое происхождение. Термических механизмов два: т.н. Джинс, и гидродинамический. Первый – это нагрев молекул атмосферы солнечным светом. Как известно температура – это интенсивность движения атомов и молекул.

Если вокруг нагретой молекулы много соседей, она передает им свою энергию движения и замедляется. Если же поблизости молекул и атомов не окажется, а приток энергии не прекратится, то в какой-то момент молекула нагреется до такого состояния, что она, как настоящий космический корабль, покинет пределы атмосферы набрав вторую космическую скорость.

Примерно это и происходит в верхних слоях атмосфер – т.н. “термосфере”. И чем ближе к Солнцу планета, тем сильнее воздействие этого фактора. Но тут многое зависит от массы планеты. Например водород и гелий с легкостью покидают пределы атмосферы Венеры, а вот более массивные молекулы СО2 удерживаются достаточно сильной гравитацией планеты.

На Земле, кстати, то же самое происходит, только с меньшей интенсивностью, но 250 тонн водорода и 4 тонны гелия навсегда прощаются с нами каждые сутки.

Сходный с термическим процесс – фотохимический, когда под воздействием ультрафиолетовых лучей молекулы распадаются на отдельные атомы, например вода разделяется на водород и кислород, что способствует улетучиванию водорода.

Марс находится дальше от Солнца поэтому атмосфера получает меньше света, но и масса планеты ниже, поэтому он ежесуточно теряет по разным данным от 1 до 100 тонн атмосферы – в основном углекислого газа.Но мы же помним, что у Марса нет магнитного поля! Доберемся и до него, а пока рассмотрим еще один тепловой способ потери атмосферы – гидростатический.

Если нагрев атмосферы планеты достаточно интенсивный, и если есть какие-нибудь дополнительные источники тепла внизу, то более тяжелые молекулы газа могут увлекаться потоками легких частиц, нагреваться и набирать ту же вторую космическую, чтобы уже никогда не вернуться на планету.

Вероятно, именно по этой причине достаточно вулканически активный и массивный спутник Юпитера Ио не имеет сколь-нибудь существенной атмосферы – ее постоянно выдувает мощными извержениями вулканов.Есть еще один путь избавиться от атмосферы, который отчасти схож с предыдущим гидростатическим – импактный.

Мы все знаем как выглядят мощные взрывы – столб дыма вздымается в небеса, превращаясь в гриб. Если взрыв будет достаточной силы, то этот столб поднимется до космоса, где в разреженной атмосфере разогретые молекулы смогут разогнаться достаточно, чтобы улететь навсегда.

Для планет с относительно сильным гравитационным полем и плотной атмосферой вроде Земли и Венеры этот фактор может быть незначительным, а вот для Марса потери могут быть куда существеннее, да и досталось ему, кажется, больше чем Земле – астероидный пояс-то рядом.

Этот фактор играет против тех, кто предлагает обрушить на Марс астероид или комету побольше – надо еще посчитать останется ли что-нибудь после взрыва.

Насколько существенную роль в потере атмосферы Марса сыграл импактный механизм пока сказать сложно. Можно провести лишь приблизительные расчеты, но даже грубые прикидки мне не встречались. Однако, не стоит забывать, что Марс сильнее всего пострадал, так же как и Луна и Земля в период Поздней тяжелой бомбардировки, примерно 3,8 млрд лет назад. Но в те годы на Марсе была еще плотная атмосфера, т.к. текли реки.

Важный момент: на все вышеперечисленные факторы магнитное поле не влияет никаким образом. Поэтому Земле, через пару миллиардов лет грозит судьба Марса и Венеры – полное улетучивание водорода, т.е. превращение в пустыню. Тут могла быть реклама SPA-салона или приморского курорта – наслаждайтесь жидкой водой пока есть такая возможность.Может атмосфера истончаться и не покидая планету.

Читайте также:  Сатурн тогда и сейчас: 30 лет с момента пролета вояджеров - все о космосе

Такое проиcходит когда атмосферные газы вступают в химическое или физическое взаимодействие с поверхностью. Углерод и кислород может эффективно связываться вступая в реакции с горными породами. Считается, что если выпустить весь углерод Земли, который сейчас связан в залежах углеводородов и карбонатных пород, то наша атмосфера не будет сильно отличаться от венерианской.

Поэтому надо сказать спасибо миллионам лет эволюции микроорганизмов, которые превратили нашу Землю в цветущий сад. Водород и кислород может эффективно выводиться из атмосферы путем превращения в воду и формирования океанов или ледников, и чем дальше от Солнца тем больше всяких газов может превращаться в лед.Теперь вернемся к солнечному ветру и магнитному полю.

Солнечный ветер – это поток заряженных частиц – электронов, протонов и альфа-частиц. Частицы имеют разную скорость и про медленные (скоростью 300-500 км/с) частицы говорят ” медленный солнечный ветер”, быстрые (600-800 км/с) – “быстрый солнечный ветер”, а про высокоскоростные (900 км/с и выше) – “солнечная радиация”.

Солнце излучает и массу других “радиаций”: ультрафиолетовую, рентгеновскую, нейтронную, вплоть до гамма, но мы сейчас поговорим про ту, которая имеет электрический заряд и на которую оказывает воздействие магнитное поле.Итак, солнечные частицы несутся от Солнца в сторону Земли. На расстоянии примерно 10 радиусов Земли на них начинает оказывать воздействие наше магнитное поле и отклонять их.

Чем меньше энергия частиц, тем эффективнее они отклоняются магнитным полем. На месте этой встречи формируется ударная волна.

В результате, какие-то частицы проскакивают через магнитные линии, но отклонившись пролетают мимо Земли, какие-то поглощаются атмосферой, но подавляющее большинство выстраиваются вдоль магнитных линий и вливаются в имеющиеся торовые потоки заряженных частиц вокруг Земли, которые называются “радиационные пояса”. Ура, планета спасена, магнитное поле сделало свое героическое дело…

Но, что это? Почему красным и зеленым светом загорелись наши полюса?

Полярные сияния – прекрасное зрелище, пока не задумаешься о физике процессов, которые там происходят. А происходит следующее: магнитные линии не только захватывают солнечные частицы, но и часть их направляют к полюсам. Вновь прибывшие частицы, дополнительно разгоняются магнитным полем и обрушиваются в земную атмосферу.

Они выбивают электроны у нейтральных атомов и молекул, те становятся заряженными и светятся от негодования. И, как мы знаем из уроков физики и простых игр с магнитами, плюс отталкивает плюс, а минус – отталкивает минус. В верхних слоях атмосферы отталкивание бывает столь интенсивно, что некоторые молекулы набирают вторую космическую скорость и покидают планету.

Именно так происходит процесс электромагнитной диссипации, от которой, якобы нас спасает магнитное поле. Помните про улетающий с Земли водород и гелий? Добавьте сюда еще и кислород, который слишком тяжел для термической диссипации, и улетает с Земли только благодаря такому “доброму” и “заботливому” магнитному полю. Пока не известен объем потери кислорода от каждой красивой ночи в приполярье, но сам факт уже доказан европейскими спутниками Cluster.

Что же будет, если удару потоков солнечного ветра подвергнется планета не имеющая магнитного поля? Здесь будет все драматичнее – солнечные частицы беспрепятственно приблизятся к планете на расстояние в полтора ее диаметра, и примутся бомбардировать верхние слои ее атмосферы. Молекулы газов начнут терять электроны, приобретать заряд и…

этим же зарядом отталкивать потоки солнечного ветра. Т.е. тут тоже сформируется ударная волна, как и с магнитным полем, которая не подпустит ближе основную массу солнечных частиц. Именно благодаря такому эффекту Венера не растеряла свою невероятно плотную атмосферу находясь намного ближе к Солнцу чем Земля или Марс.

Пока ученые не могут сказать насколько существенный вклад электромагнитной диссипации в деградацию марсианской атмосферы. Для того чтобы ответить на этот вопрос на Марс послан спутник MAVEN.

Пока же о потере марсианской атмосферы известно несколько фактов:

  • сейчас в сутки теряется менее 1 тонны атмосферы – это узнал космический аппарат Mars Express, но измерения проводили в солнечный минимум;
  • с момента формирования планеты до сегодняшнего дня Марс потерял из атмосферы столько водорода, сколько могло содержаться в океане глубиной 110 метров, покрывавшем всю планету – это узнали астрономы Европейской южной обсерватории, проанализировав изменение соотношения легкого и тяжелого изотопа водорода в атмосфере Марса;
  • во всех известных льдах Марса содержится воды, которая заполнила бы планету примерно на 25 метров
  • под воздействием солнечного ветра Марс может терять кислород в 100 раз интенсивнее чем показал Mars Express – такие данные вышли по результатам моделирования, однако многие оспаривают достоверность этих результатов. При этом, даже если Марс терял 100 тонн кислорода ежесуточно в течение 3,5 млрд лет, то потеря была бы эквивалентна потере 10 метров воды в условном океане по всей планете.
  • углекислого газа, связанного с известными карбонатами в грунте Марса, хватило бы, чтобы увеличить плотность нынешней атмосферы примерно в 3 раза, а чтобы Марсу набрать плотность атмосферы сравнимой с земной, то таких запасов надо в 30 раз больше.

Получается на сегодня ученые только догадываются о механизмах, которые привели к потере 1/3 всей атмосферы Марса, и не знают куда делось еще 2/3. Неизвестно сколько в эту потерю внесли механизмы электромагнитной (солнечный ветер), гидростатической (мощные извержения супервулканов) и импактной (падения астероидов) диссипации. При этом вклад солнечного ветра в истощение атмосферы сейчас изучается и в ближайшие годы будет более конкретный ответ на этот вопрос, а вулканы и астероиды, к настоящему времени можно исключить из существенных факторов деградации атмосферы Марса.Подведем итоги: пример Венеры показывает, что солнечный ветер не является решающим фактором улетучивания атмосферы. Для Марса его воздействие примерно в четыре раза менее интенсивно. Часть факторов, которые могли привести к потере атмосферы Марса в прошлом, на сегодня не являются существенными: падения астероидов и мощные вулканические извержения. Тепловое излучение Солнца, из-за удаленного расположения Марса, тоже не является решающим фактором диссипации, по крайней мере сейчас, когда легких водорода и гелия в атмосфере практически не осталось. Поэтому все, что нам осталось сделать ради превращения Марса в цветущий сад – это дождаться результатов спутника MAVEN и найти несколько миллиардов эксаджоуэлей энергии, чтобы магическим образом наполнить атмосферу Марса неизвестно где добытым газом. А какую магию тут можно применить мы поговорим в следующем выпуске “Прикладного терраформирования”. Не переключайтесь.

zelenyikot

Источник: https://uss-auriga.livejournal.com/625956.html

Нужно ли Марсу магнитное поле?

Тема магнитного поля всплывает практически во всех обсуждениях, когда заходит речь о преобразовании Марса в землеподобную планету. Энтузиаст космических исследований Виталий Егоров рассуждает о том, нужно ли Марсу магнитное поле и как его наличие поможет человечеству.

Материал подготовлен Виталием Егоровым, проект «Открытый космос Зелёного кота».

Многие еще с уроков природоведения (и стараниями многочисленных научно-популярных фильмов и публикаций) твердо заучили как истину: магнитное поле Земли защищает нас от солнечной радиации, а атмосферу — от выдувания солнечным ветром. Причем это «выдувание» многими воспринимается буквально — как механический процесс выноса газов атмосферы потоками солнечной плазмы.

Земное магнитное поле в таких картинах рисуют героическим защитником, который встает щитом на пути злых потоков огненного ветра, посылаемого Солнцем.

https://www.youtube.com/watch?v=ivZmiyWWY5w

Однако современные космические исследования дают все больше оснований пересматривать эту картину в сторону усложнения процессов взаимодействия гелиосферы и геосферы. Более честные схемы уже указывают, что магнитосфера не спасает от утечки атмосферы с полюсов, а скорее даже способствует.

Для начала следует разобраться в причинах потери атмосферы планетами.

Диссипация (рассеяние) атмосфер в космос имеет термическое и нетермическое происхождение. Термических механизмов два: так называемый «джинс» и гидродинамический. Первый — это нагрев молекул атмосферы солнечным светом. Как известно температура — это интенсивность движения атомов и молекул.

Если вокруг нагретой молекулы много соседей, она передает им свою энергию движения и замедляется. Если же поблизости молекул и атомов не окажется, а приток энергии не прекратится, то в какой-то момент молекула нагреется до такого состояния, что она, как настоящий космический корабль, покинет пределы атмосферы набрав вторую космическую скорость.

Примерно это и происходит в верхних слоях атмосферы — «термосфере». И чем ближе к Солнцу планета, тем сильнее воздействие этого фактора. Но тут многое зависит от массы планеты. Например водород и гелий с легкостью покидают пределы атмосферы Венеры, а вот более массивные молекулы СО2 удерживаются достаточно сильной гравитацией планеты.

На Земле, кстати, то же самое происходит, только с меньшей интенсивностью, но 250 тонн водорода и 4 тонны гелия навсегда прощаются с нами каждые сутки.

Сходный с термическим процесс — фотохимический, когда под воздействием ультрафиолетовых лучей молекулы распадаются на отдельные атомы, например вода разделяется на водород и кислород, что способствует улетучиванию водорода.

Марс находится дальше от Солнца, поэтому атмосфера получает меньше света, но и масса планеты ниже, поэтому он ежесуточно теряет по разным данным от 1 до 100 тонн атмосферы — в основном углекислого газа.

Но мы же помним, что у Марса нет магнитного поля! Доберемся и до него, а пока рассмотрим еще один тепловой способ потери атмосферы — гидростатический.

Если нагрев атмосферы планеты достаточно интенсивный, и если есть какие-нибудь дополнительные источники тепла внизу, то более тяжелые молекулы газа могут увлекаться потоками легких частиц, нагреваться и набирать ту же вторую космическую, чтобы уже никогда не вернуться на планету. Вероятно, именно по этой причине вулканически активный и массивный спутник Юпитера Ио не имеет сколь-нибудь существенной атмосферы — ее постоянно выдувает мощными извержениями вулканов.

Есть еще один путь избавиться от атмосферы, который отчасти схож с предыдущим гидростатическим, — импактный. Мы все знаем, как выглядят мощные взрывы — столб дыма вздымается в небеса, превращаясь в гриб.

Если взрыв будет достаточной силы, то этот столб поднимется до космоса, где в разреженной атмосфере разогретые молекулы смогут разогнаться достаточно, чтобы улететь навсегда.

Читайте также:  Граница солнечной системы - все о космосе

Для планет с относительно сильным гравитационным полем и плотной атмосферой вроде Земли и Венеры этот фактор может быть незначительным, а вот для Марса потери могут быть куда существеннее, да и досталось ему, кажется, больше чем Земле — астероидный пояс-то рядом.

Этот фактор играет против тех, кто предлагает обрушить на Марс астероид или комету побольше — надо еще посчитать, останется ли что-нибудь после взрыва.

Насколько существенную роль в потере атмосферы Марса сыграл импактный механизм, пока сказать сложно. Можно провести лишь приблизительные расчеты, но даже грубые прикидки мне не встречались.

Однако не стоит забывать, что Марс сильнее всего пострадал, так же как и Луна и Земля, в период Поздней тяжелой бомбардировки, примерно 3,8 млрд лет назад.

Но в те годы на Марсе была еще плотная атмосфера.

Важный момент: на все вышеперечисленные факторы магнитное поле не влияет никаким образом. Поэтому Земле, через пару миллиардов лет грозит судьба Марса и Венеры — полное улетучивание водорода, превращение в пустыню. Тут могла бы быть реклама SPA-салона или приморского курорта: наслаждайтесь жидкой водой, пока есть такая возможность.

Может атмосфера истончаться и не покидая планету. Такое проиcходит, когда атмосферные газы вступают в химическое или физическое взаимодействие с поверхностью. Углерод и кислород может эффективно связываться, вступая в реакции с горными породами.

Считается, что если выпустить весь углерод Земли, который сейчас связан в залежах углеводородов и карбонатных пород, то наша атмосфера не будет сильно отличаться от венерианской. Поэтому надо сказать «спасибо» миллионам лет эволюции микроорганизмов, которые превратили нашу Землю в цветущий сад.

Водород и кислород могут эффективно выводиться из атмосферы путем превращения в воду и формирования океанов или ледников, и чем дальше от Солнца, тем больше всяких газов могут превращаться в лед.

Теперь вернемся к солнечному ветру и магнитному полю. Солнечный ветер — это поток заряженных частиц (электронов, протонов и альфа-частиц).

Частицы имеют разную скорость и про медленные (скоростью 300−500 км/с) частицы говорят «медленный солнечный ветер», про быстрые (600−800 км/с) — «быстрый солнечный ветер», а про высокоскоростные (900 км/с и выше) — «солнечная радиация».

Солнце излучает и массу других «радиаций»: ультрафиолетовую, рентгеновскую, нейтронную, вплоть до гамма, но мы сейчас поговорим про ту, которая имеет электрический заряд и на которую оказывает воздействие магнитное поле.

Итак, солнечные частицы несутся от Солнца в сторону Земли. На расстоянии примерно 10 радиусов Земли на них начинает оказывать воздействие наше магнитное поле — и отклонять их. Чем меньше энергия частиц, тем эффективнее они отклоняются магнитным полем. На месте этой встречи формируется ударная волна.

В результате какие-то частицы проскакивают через магнитные линии, но отклонившись пролетают мимо Земли, какие-то поглощаются атмосферой, но подавляющее большинство выстраиваются вдоль магнитных линий и вливаются в имеющиеся торовые потоки заряженных частиц вокруг Земли, которые называются «радиационные пояса».

Ура, планета спасена, магнитное поле сделало свое героическое дело… Но, что это? Почему красным и зеленым светом загорелись наши полюса?

Northern Light from Mikel on Vimeo.

Полярные сияния — прекрасное зрелище, пока не задумаешься о физике процессов, которые там происходят. А происходит следующее: магнитные линии не только захватывают солнечные частицы, но и частично направляют к полюсам. Вновь прибывшие частицы дополнительно разгоняются магнитным полем и обрушиваются в земную атмосферу.

Они выбивают электроны у нейтральных атомов и молекул, те становятся заряженными и светятся от негодования. Заряженные ионы формируют электрическое поле, которое начинает работать как ускоритель и разгоняет ионы (молекулы, потерявшие электрон) так, что они набирают вторую космическую скорость и покидают планету.

Именно так происходит процесс электромагнитной диссипации, от которой нас якобы спасает магнитное поле. Помните про улетающий с Земли водород и гелий? Добавьте сюда еще и кислород, который слишком тяжел для термической диссипации и улетает с Земли только благодаря такому «доброму» и «заботливому» магнитному полю.

Пока не известен объем потери кислорода от каждой красивой ночи в Приполярье, но сам факт уже доказан европейскими спутниками Cluster.

Что же будет, если удару потоков солнечного ветра подвергнется планета, не имеющая магнитного поля? Здесь все будет драматичнее — солнечные частицы беспрепятственно приблизятся к планете на расстояние в полтора ее диаметра и примутся бомбардировать верхние слои ее атмосферы.

Молекулы газов начнут терять электроны, приобретать заряд и… этим же зарядом отталкивать потоки солнечного ветра. То есть тут тоже сформируется ударная волна, как и с магнитным полем, которая не подпустит ближе основную массу солнечных частиц.

Именно благодаря такому эффекту Венера не растеряла свою невероятно плотную атмосферу находясь намного ближе к Солнцу, чем Земля или Марс.

Пока ученые не могут сказать, насколько существенен вклад электромагнитной диссипации в деградацию марсианской атмосферы. Для того, чтобы ответить на этот вопрос, на Марс послан спутник MAVEN. Пока же о потере марсианской атмосферы известно несколько фактов:

— сейчас в сутки теряется менее 1 тонны атмосферы — это узнал космический аппарат Mars Express, но измерения проводили в солнечный минимум;

— с момента формирования планеты до сегодняшнего дня Марс потерял из атмосферы столько водорода, сколько могло содержаться в океане глубиной 110 метров, покрывавшем всю планету — это узнали астрономы Европейской южной обсерватории, проанализировав изменение соотношения легкого и тяжелого изотопа водорода в атмосфере Марса;

— во всех известных льдах Марса содержится такое количество воды, какое заполнило бы планету океаном примерно 25 метров глубиной;

— под воздействием солнечного ветра Марс может терять кислород в 100 раз интенсивнее, чем показал Mars Express, — такие данные вышли по результатаммоделирования, однако многие оспаривают достоверность этих результатов. При этом, даже если Марс терял 100 тонн кислорода ежесуточно в течение 3,5 млрд лет, то потеря была бы эквивалентна потере 10 метров воды в условном океане по всей планете;

— углекислого газа, связанного с известными карбонатами в грунте Марса, хватило бы, чтобы увеличить плотность нынешней атмосферы примерно в 3 раза, а чтобы Марсу набрать плотность атмосферы, сравнимую с земной, то таких запасов надо в 30 раз больше.

Получается, что на сегодня ученые только догадываются о механизмах, которые привели к потере 1/3 всей атмосферы Марса, и не знают куда делось еще 2/3.

Неизвестно сколько в эту потерю внесли механизмы электромагнитной (солнечный ветер), гидростатической (мощные извержения супервулканов) и импактной (падения астероидов) диссипации.

При этом вклад солнечного ветра в истощение атмосферы сейчас изучается и в ближайшие годы будет более конкретный ответ на этот вопрос, а вулканы и астероиды к настоящему времени можно исключить из существенных факторов деградации атмосферы Марса.

Подведем итоги: пример Венеры показывает, что солнечный ветер не является решающим фактором улетучивания атмосферы. Для Марса его воздействие примерно в четыре раза менее интенсивно.

Часть факторов, которые могли привести к потере атмосферы Марса в прошлом, на сегодня не являются существенными: падения астероидов и мощные вулканические извержения.

Тепловое излучение Солнца из-за удаленного расположения Марса тоже не является решающим фактором диссипации, по крайней мере сейчас, когда легких водорода и гелия в атмосфере практически не осталось.

Поэтому все, что нам осталось сделать ради превращения Марса в цветущий сад, — это дождаться результатов спутника MAVEN и найти несколько миллиардов эксаджоуэлей энергии, чтобы магическим образом наполнить атмосферу Марса неизвестно где добытым газом.

Источник

  • Край будущего
  • Солнечная система
  • Колонизация

Источник: https://cont.ws/post/128313

Полёт человека на Марс невозможен

Так считает Жиль Клеман, сотрудник Международного университета космоса в Тулузе (Франция). Он проанализировал результаты предполётных и послеполётных обследований шести европейских космонавтов, проработавших на советской космической станции «Мир» в 1988—1999 годах от 14 до 189 дней. Данные опубликованы только сейчас, так как сами космонавты потребовали засекретить их на десять лет.

В полёте особых проблем со здоровьем не было, но на Земле оказалось, что людям трудно стоять: кровь не доходит до мозга и сознание отключается. Понизилось содержание гемоглобина и кровяное давление. Несмотря на специальный тренажёр, имевшийся на станции, из-за невесомости слабели мышцы и кости, в месяц терялось до 2% костной массы.

Даже за год отдыха на Земле кости восстанавливаются не полностью. Уже через неделю пребывания в невесомости объём сердца уменьшается на четверть, с чем и связано ослабленное кровообращение. Те же явления отмечены у космонавтов и астронавтов, работавших на Международной космической станции. За полгода полёта они теряют 13% объёма икроножных мышц.

Нарушается жировой обмен, часть мышечной ткани может заменяться жиром.

На крысах показано, что уже через 12 часов невесомости у животного почти перестают работать гены, отвечающие за синтез главных мышечных белков — актина и миозина. Между тем полёт на Марс может занять 6—9 месяцев в один конец, и, хотя гравитация там составляет лишь 0,376 от земной, вряд ли путешественники после «отдыха» в невесомости смогут передвигаться и работать даже при такой гравитации.

Ещё серьёзнее радиационная угроза. Магнитное поле Земли защищает нас от ионизирующего излучения Солнца и Галактики, отклоняя частицы излучения. Без магнитного экрана, ослабляющего радиацию, существование сложных организмов на Земле было бы невозможно.

Орбиты космических станций держатся в пределах магнитосферы нашей планеты, где радиация ослаблена раз в десять, и то космонавтам требуется противорадиационная защита. При полётах на Луну американские астронавты получали существенные дозы облучения.

Что можно сделать, чтобы люди всё же долетели до Марса и вернулись в добром здравии? Что касается вредных последствий невесомости, то ещё Циолковский предлагал вращать космический корабль, создавая искусственную гравитацию. Возможно, удастся разработать комплекс упражнений и тренажёры, которые снимут проблему потери костей и мышц. Некоторые специалисты надеются на фармакологическое решение: подобрать лекарства от болезней невесомости.

Если же говорить о космической радиации, то английские физики из лаборатории имени Резерфорда и Эпплтона считают, что на марсианском корабле можно будет с помощью сравнительно небольшого электромагнита создать свою защитную магнитосферу диаметром несколько сот метров. И всё равно понадобятся толстые тяжёлые противорадиационные экраны, да и медикаменты-радиопротекторы.

Источник: https://www.nkj.ru/archive/articles/19506/

Марс предложили окружить искусственным магнитным «щитом»

Художественное изображение солнечного шторма, который уносит ионы из верхних слоев его атмосферы NASA/GSFC

Джим Грин (Jim Green), директор подразделения NASA по изучению планет (NASA’s Planetary Science Division), предложил окружить Марс искусственным магнитным «щитом», который поможет планете частично восстановить атмосферу и сделает ее более пригодной для будущих пилотируемых миссий. Идея была выдвинута на конференции Planetary Science Vision 2050 Workshop, на которой обсуждались задачи и технологии, которые могут быть потенциально реализованы к 2050 году. С текстом доклада можно ознакомиться здесь(pdf).

Читайте также:  Гравитационное линзирование - все о космосе

Сегодня Марс представляет собой безжизненную планету с сухим климатом и разреженной атмосферой, преимущественно состоящей из углекислого газа.

Однако раньше, по мнению ученых, он мог выглядеть совершенно иначе: исследования показывают, что в прошлом средняя температура на планете, скорее всего, была значительно выше, а на ее поверхности могли существовать реки, озера и даже, возможно, океан.

Причиной изменений, которые произошли с Марсом, считается резкое ослабление магнитного поля, произошедшее примерно четыре миллиарда лет назад. После того как «защита» пропала, солнечный ветер сдул большую часть марсианской атмосферы. Затем жидкая вода постепенно испарилась в космос, и Марс стал таким, каким мы видим его сейчас.

Джим Грин предложил запустить к Марсу космический аппарат, который окружит его искусственным магнитным «щитом». Аппарат будет находиться в точке Лагранжа L1 между Солнцем и Красной планетой и создаст дипольное поле индукцией около 1–2 тесла.

О том, как именно может быть реализована такая технология, ученый не сообщает, упоминая в своем докладе лишь использование неких надувных конструкций.

Однако на данном этапе проект представляет собой скорее общую концепцию, чем конкретный план по терраформированию Марса.

Концепция магнитного «щита» для Марса NASA/J.GreenГрин вместе с другими учеными также провел моделирование изменения климата на Красной планете, если вокруг нее действительно будет создано искусственное магнитное поле.

Расчеты показали, что при наличии «щита», отклоняющего потоки солнечного ветра, атмосферное давление Марса достигнет половины земного всего за несколько лет. Кроме того, средняя температура на планете увеличится на 4 градуса Цельсия, чего будет достаточно, чтобы спровоцировать переход в газообразное состояние замерзшего углекислого газа на полюсах планеты.

Этот газ дополнительно уплотнит атмосферу планеты, а также создаст парниковый эффект, который ускорит таяние льдов на Марсе. Таким образом, как предполагает Грин, удастся восстановить до 1/7 части древнего океана.

Сотрудники NASA соглашаются с тем, что сегодня эта идея несколько «нереалистична», однако не исключают, что такую технологию удастся реализовать в будущем.

Сейчас Грин планирует еще раз изучить результаты проведенной симуляции, чтобы более точно оценить изменения марсианского климата после создания магнитного «щита».

На сегодняшний день Марс считается самой подходящей планетой для колонизации. Уже сейчас исследователи работают над проектами, которые помогут подготовиться к будущим пилотируемым полетам.

Так, в следующем году к Марсу отправят космический аппарат InSight, а на 2020 год запланирован старт миссии «Марс-2020».

Кроме того, ученые проводят подготовительные исследования и на Земле: например, на Гавайях недавно завершился годичный эксперимент по имитации жизни на Красной планете, в рамках которого шесть добровольцев прожили год в абсолютной изоляции.

Кристина Уласович

Источник: https://nplus1.ru/news/2017/03/06/mars-arificial-magnetic-field

Магнитные поля планет

 Уважаемые клиенты!

Про магнитное поле Земли давно известно, и все про это знают. Но есть ли магнитные поля на других планетах? Попробуем разобраться…

Магни́тное по́ле Земли́ или геомагни́тное по́ле — магнитное поле, генерируемое внутриземными источниками. Предмет изучения геомагнетизма. Появилось 4,2 млрд лет назад. На небольшом удалении от поверхности Земли, порядка трёх её радиусов, магнитные силовые линии имеют диполеподобное расположение. Эта область называется плазмосферой Земли.

По мере удаления от поверхности Земли усиливается воздействие солнечного ветра: со стороны Солнца геомагнитное поле сжимается, а с противоположной, ночной стороны, оно вытягивается в длинный «хвост».

Заметное влияние на магнитное поле на поверхности Земли оказывают токи в ионосфере. Это область верхней атмосферы, простирающаяся от высот порядка 100 км и выше. Содержит большое количество ионов.

Плазма удерживается магнитным полем Земли, но её состояние определяется взаимодействием магнитного поля Земли с солнечным ветром, чем и объясняется связь магнитных бурь на Земле с солнечными вспышками.

Магнитное поле Земли генерируется токами в жидком металлическом ядре. Т. Каулингом еще в 1934 году показано, что механизм генерации поля (геодинамо) не обеспечивает устойчивости (теорема “анти-динамо”). Проблема происхождения и сохранения поля не решена по сей день.

Аналогичный механизм генерации поля может иметь место и на других планетах.

Есть ли магнитное поле у Марса?

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.


У Меркурия, как и у нашей планеты, есть магнитное поле. До полета космического корабля Маринер-10 в 1974 году, никто из ученых не знал о его наличии.

Магнитное поле Меркурия

Оно составляет около 1,1% от Земного. Многие астрономы в то время предполагали, что это поле реликтовое, то есть оставшееся от ранней истории. Информация с космического корабля MESSENGER полностью опровергла эту догадку и теперь астрономы знают, что динамо-эффект в ядре Меркурия несет ответственность за возникновение.

Оно образуется динамо-эффектом движущегося в ядре расплавленного железа. Магнитное поле является дипольным, как на и Земле. Это означает, что у него есть северный и южный магнитные полюса. MESSENGER не нашел доказательств существования аномалий в виде пятен, это свидетельствует о том, что оно создается в ядре планеты. Ученые до недавнего времени думали, что ядро Меркурия остыло до такой степени, что она больше не может вращаться

Об этом говорили трещины по всей поверхности, которые были вызваны охлаждением ядра планеты и последующим его воздействием на кору. Поле достаточно сильное, чтобы отклонять солнечный ветер, создавая магнитосферу.

Магнитосфера

Она захватывает плазму солнечного ветра, что способствует выветриванию поверхности планеты. Маринер-10 обнаружил низкую энергию плазмы и всплески энергичных частиц в хвосте, указывающие на динамические эффекты.

MESSENGER обнаружил много новых деталей, таких как таинственные утечки магнитного поля и магнитные торнадо. Эти торнадо представляют собой витые пучки, которые идут от планетарного поля и соединяются в межпланетном пространстве.

Некоторые из этих торнадо могут иметь размер от 800 км в ширину до трети радиуса планеты. Магнитное поле  отличается асимметрией.

Космический аппарат MESSENGER обнаружил, что центр поля смещен почти на 500 км севернее от оси вращения Меркурия.

Из-за этой асимметрии, южный полюс Меркурия меньше защищен и подвержен гораздо большему облучению агрессивными солнечными частицами, нежели северный полюс.

Магнитное поле «утренней звезды»

Венера имеет магнитное поле, которое, как известно, невероятно слабо. Ученые до сих пор не уверены почему это так. Планета известна в астрономии как двойник Земли.

Она имеет такой же размер и примерно аналогичное расстояние от Солнца. Она также является единственной из других планет внутренней Солнечной системы, которая имеет значительную атмосферу.

Однако отсутствие сильной магнитосферы указывает на существенные различия между Землей и Венерой.

Общее строение планеты

Венера как и все остальные внутренние планеты Солнечной системы — скалистая.

Ученые не очень много знают о формировании этих планет, но основываясь на данных, полученных с космических зондов, они сделали некоторые догадки.

Мы знаем, что внутри Солнечной системы были столкновения планетазималей богатых железом и силикатами. Эти столкновения создали молодые планеты, с жидкими ядрами и хрупкой молодой корой состоящей из силикатов.

Однако большая загадка заключается в развитии железного ядра.

Мы знаем, что одной из причин образования сильного магнитного поля Земли является то, что железное ядро работает как динамо машина.

Почему у Венеры нет магнитного поля?

Это магнитное поле защищает нашу планету от сильного солнечного излучения. Однако это не происходит на Венере и есть несколько гипотез объясняющих это. Во-первых, ядро ее  полностью затвердело. Ядро Земли по-прежнему частично расплавлено и это позволяет ему производить магнитное поле. Другая теория гласит, что это связано с тем, что планета не имеет тектоники плит, как Земля.

Когда космические аппараты ее исследовали, они обнаружили, что магнитное поле Венеры существует и в несколько раз слабее чем у Земли, однако, солнечное излучение оно отклоняет.

Ученые теперь полагают, что поле, на самом деле, является результатом работы ионосферы Венеры, взаимодействующей с солнечным ветром. Это означает, что планета имеет индуцированное магнитное поле. Однако подтвердить это дело будущих миссий.

В статье взяты материалы с сайта: http://spacegid.com

следите за новостями!

Источник: https://magnet-prof.ru/index.php/magnitnyie-polya-planet.html

Ссылка на основную публикацию