Нужноли марсу магнитное поле?

      Комментарии к записи Нужноли марсу магнитное поле? отключены

Нужноли марсу магнитное поле?

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

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

Земное магнитное поле в таких картинах рисуют смелым защитником, что поднимается щитом на пути злых потоков огненного ветра, отправляемого Солнцем.

Но современные космические изучения дают все больше оснований производить перерасмотрение эту картину в сторону усложнения процессов сотрудничества гелиосферы и геосферы. Более честные схемы уже показывают, что магнитосфера не выручает от утечки воздуха с полюсов, а скорее кроме того содействует.

Для начала направляться разобраться в обстоятельствах утраты воздуха планетами.

Диссипация (рассеяние) воздухов в космос имеет термическое и нетермическое происхождение. Термических механизмов два: так называемый «джинс» и гидродинамический. Первый — это нагрев молекул воздуха солнечным светом. Как мы знаем температура — это интенсивность молекул и движения атомов. В случае если около нагретой молекулы большое количество соседей, она передает им собственную энергию перемещения и замедляется.

В случае если же поблизости атомов и молекул не окажется, а приток энергии не закончится, то в какой-то момент молекула нагреется до для того чтобы состояния, что она, как настоящий космический корабль, покинет пределы воздуха собрав вторую космическую скорость. Приблизительно это и происходит в верхних слоях воздуха — «термосфере». И чем ближе к Солнцу планета, тем посильнее действие этого фактора. Но тут очень многое зависит от массы планеты.

К примеру водород и гелий с легкостью покидают пределы воздуха Венеры, а вот более массивные молекулы СО2 удерживаются достаточно сильной гравитацией планеты. На Земле, кстати, то же самое происходит, лишь с меньшей интенсивностью, но 250 тонны и тонн 4 водорода гелия окончательно прощаются с нами раз в день.

Сходный с термическим процесс — фотохимический, в то время, когда под действием ультрафиолетовых лучей молекулы распадаются на отдельные атомы, к примеру вода разделяется на кислород и водород, что содействует улетучиванию водорода.

Марс находится дальше от Солнца, исходя из этого воздух приобретает меньше света, но и масса планеты ниже, исходя из этого он ежесуточно теряет по различным данным от 1 до 100 тысячь киллограм воздуха — по большей части углекислого газа.

Но мы же не забываем, что у Марса нет магнитного поля! Доберемся и до него, а до тех пор пока разглядим еще один тепловой метод утраты воздуха — гидростатический.

В случае если нагрев воздуха планеты достаточно интенсивный, и в случае если имеется какие-нибудь дополнительные источники тепла внизу, то более тяжелые молекулы газа смогут увлекаться потоками легких частиц, нагреваться и набирать ту же вторую космическую, дабы уже ни при каких обстоятельствах не возвратиться на планету. Возможно, как раз по данной причине вулканически деятельный и массивный спутник Юпитера Ио не имеет сколь-нибудь значительной воздуха — ее всегда выдувает замечательными извержениями вулканов.

Имеется еще один путь избавиться от воздуха, что частично схож с прошлым гидростатическим, — импактный. Мы все знаем, как выглядят замечательные взрывы — столб дыма вздымается в небеса, преобразовываясь в гриб. В случае если взрыв будет достаточной силы, то данный столб встанет до космоса, где в разреженной атмосфере разогретые молекулы смогут разогнаться достаточно, дабы улететь окончательно.

Для планет с довольно сильным плотной атмосферой и гравитационным полем наподобие Венеры и Земли данный фактор возможно малым, а вот для Марса утраты смогут быть куда значительнее, да и досталось ему, думается, больше чем Почва — астероидный пояс-то рядом. Данный фактор играется против тех, кто предлагает обрушить на Марс астероид либо комету побольше — нужно еще посчитать, останется ли что-нибудь по окончании взрыва.

Как значительную роль в утрата воздуха Марса сыграл импактный механизм, пока неизвестно. Возможно совершить только приблизительные расчеты, но кроме того неотёсанные прикидки мне не виделись. Но не следует забывать, что Марс посильнее всего пострадал, так же как и Земля и Луна, во время Поздней тяжелой бомбардировки, около пяти миллиардов лет назад.

Но в те годы на Марсе была еще плотная воздух.

Принципиальный момент: на все перечисленные выше факторы магнитное поле не воздействует никаким образом. Исходя из этого Почва, через несколько миллиардов лет угрожает будущее Венеры и Марса — полное улетучивание водорода, превращение в пустыню. Тут имела возможность бы быть реклама SPA-салона либо приморского курорта: наслаждайтесь жидкой водой, пока имеется такая возможность.

Может воздух истончаться и не покидая планету. Такое проиcходит, в то время, когда атмосферные газы вступают в химическое либо физическое сотрудничество с поверхностью. кислород и Углерод может действенно связываться, вступая в реакции с горными породами. Считается, что в случае если выпустить целый углерод Почвы, что на данный момент связан в залежах карбонатных пород и углеводородов, то отечественная воздух не будет очень сильно различаться от венерианской.

Исходя из этого нужно сообщить «благодарю» миллионам лет эволюции микроорганизмов, каковые перевоплотили отечественную Почву в цветущий сад. кислород и Водород смогут действенно выводиться из воздуха методом превращения в формирования и воду океанов либо ледников, и чем дальше от Солнца, тем больше всяких газов смогут преобразовываться в лед.

Сейчас возвратимся к магнитному полю и солнечному ветру. Солнечный ветер — это поток заряженных частиц (электронов, альфа частиц и-протонов). Частицы имеют различную скорость и про медленные (скоростью 300−500 км/с) частицы говорят «медленный солнечный ветер», про стремительные (600−800 км/с) — «стремительный солнечный ветер», а про скоростные (900 км/с и выше) — «солнечная радиация».

Солнце излучает и массу вторых «радиаций»: ультрафиолетовую, рентгеновскую, нейтронную, впредь до гамма, но мы на данный момент поболтаем про ту, которая имеет заряд и на которую оказывает действие магнитное поле.

Итак, солнечные частицы мчатся от Солнца в сторону Почвы. На расстоянии приблизительно 10 радиусов Почвы на них начинает оказывать действие отечественное магнитное поле — и отклонять их. Чем меньше энергия частиц, тем действеннее они отклоняются магнитным полем.

На месте данной встречи формируется ударная волна. В следствии какие-то частицы проскакивают через магнитные линии, но отклонившись пролетают мимо Почвы, какие-то поглощаются воздухом, но большинство выстраиваются на протяжении магнитных линий и вливаются в имеющиеся торовые потоки заряженных частиц около Почвы, каковые именуются «радиационные пояса». Ура, планета спасена, магнитное поле сделало собственный смелое дело Но, что это?

Из-за чего зелёным светом и красным загорелись отечественные полюса?

Northern Light from Mikel on Vimeo.

Полярные сияния — красивое зрелище, пока не задумаешься о физике процессов, каковые в том месте происходят. А происходит следующее: магнитные линии не только захватывают солнечные частицы, но и частично направляют к полюсам. Снова прибывшие частицы дополнительно разгоняются магнитным полем и обрушиваются в земную воздух. Они выбивают электроны у молекул и нейтральных атомов, те становятся заряженными и светятся от негодования.

Заряженные ионы формируют электрическое поле, которое начинает трудиться как ускоритель и разгоняет ионы (молекулы, утратившие электрон) так, что они набирают вторую космическую скорость и покидают планету. Как раз так происходит процесс электромагнитной диссипации, от которой нас якобы выручает магнитное поле. Не забывайте про улетающий с Почвы водород и гелий?

Добавьте ко мне еще и кислород, что через чур тяжел для термической диссипации и улетает с Почвы лишь благодаря такому «хорошему» и «заботливому» магнитному полю. Пока не известен количество утраты кислорода от каждой прекрасной ночи в Приполярье, но сам факт уже доказан европейскими спутниками Cluster.

Что же будет, в случае если удару потоков солнечного ветра подвергнется планета, не имеющая магнитного поля? Тут все будет драматичнее — солнечные частицы свободно приблизятся к планете на расстояние в полтора ее диаметра и примутся бомбардировать верхние слои ее атмосферы. Молекулы газов начнут терять электроны, покупать заряд и этим же зарядом отталкивать потоки солнечного ветра.

Другими словами тут также сформируется ударная волна, как и с магнитным полем, которая не подпустит ближе главную массу солнечных частиц. Как раз благодаря такому эффекту Венера не растеряла собственную поразительно плотную воздух пребывав намного ближе к Солнцу, чем Почва либо Марс.

До тех пор пока ученые не смогут сообщить, как значителен вклад электромагнитной диссипации в деградацию марсианской атмосферы. Чтобы ответить на данный вопрос, на Марс отправлен спутник MAVEN. Пока же о утрата марсианской атмосферы известно пара фактов:

— на данный момент в день теряется менее 1 тонны воздуха — это определил космический аппарат Mars Express, но измерения проводили в солнечный минимум;

— с момента формирования планеты по сей день Марс утратил из воздуха столько водорода, сколько имело возможность находиться в океане глубиной 110 метров, покрывавшем всю планету — это определили астрологи Европейской южной обсерватории, проанализировав изменение соотношения легкого и тяжелого изотопа водорода в воздухе Марса;

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

— под действием солнечного ветра Марс может терять кислород в 100 раз интенсивнее, чем продемонстрировал Mars Express, — такие эти вышли по итогам моделирования, но многие оспаривают достоверность этих результатов. Наряду с этим, даже в том случае, если Марс терял 100 тысячь киллограм кислорода ежесуточно в течение 3,5 млрд лет, то утрата была бы эквивалентна утрата 10 метров воды в условном океане по всей планете;

— углекислого газа, связанного с известными карбонатами в грунте Марса, хватило бы, дабы расширить плотность нынешней атмосферы приблизительно в 3 раза, а дабы Марсу собрать плотность воздуха, сравнимую с земной, то таких запасов нужно в 30 раза больше.

Получается, что на сегодня ученые лишь догадываются о механизмах, каковые стали причиной утрата 1/3 всей атмосферы Марса, и не знают куда делось еще 2/3. Неизвестно какое количество в эту утрату внесли механизмы электромагнитной (солнечный ветер), гидростатической (замечательные извержения супервулканов) и импактной (падения астероидов) диссипации. Наряду с этим вклад солнечного ветра в истощение воздуха на данный момент изучается и в ближайщее время будет более конкретный ответ на данный вопрос, а астероиды и вулканы к настоящему времени возможно исключить из значительных факторов деградации воздуха Марса.

Подведем итоги: пример Венеры говорит о том, что солнечный ветер не есть решающим причиной улетучивания воздуха. Для Марса его действие приблизительно в четыре раза менее интенсивно. Часть факторов, каковые имели возможность привести к утрата воздуха Марса в прошлом, на сегодня не являются значительными: падения астероидов и замечательные вулканические извержения.

Тепловое излучение Солнца из-за удаленного размещения Марса также не есть решающим причиной диссипации, по крайней мере на данный момент, в то время, когда легких водорода и гелия в воздухе фактически не осталось. Исходя из этого все, что нам осталось сделать для превращения Марса в цветущий сад, — это дождаться результатов спутника MAVEN и отыскать пара миллиардов эксаджоуэлей энергии, дабы волшебным образом наполнить воздух Марса неизвестно где добытым газом.

Сравнение магнитных полей Земли и Марса


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: