其实火星并不一开始就是一个寒冷、贫瘠,被狂暴的尘埃、风暴所覆盖的星球。相反,起初它是一颗温暖的星球,有液态水,有湖泊,可能在火星历史上的某段时间还非常适合居住。
这颗红色星球的这种气候的转变,科学家通常认为是其磁场的消失所导致的。行星的磁场是决定火星这种命运的根本因素,磁场是一层看不见的带电粒子,地球的磁场就像毯子一样包裹着、保护着地球。
当太阳风暴撞击地球时,磁场迫使它绕着地球流动,而不是到达大气层或地表,这样可以避免带电粒子流将能量传输至大气层中的气体分子,否则带电的气体分子很容易逃离地球的重力牵引。没有了磁场,地球的命运也就会像火星一样。
但是,如果火星曾经有一个强大的磁场,那么它出了什么问题?一个曾经温暖的星球是如何变成一个寒冷、干燥和贫瘠的世界的?最重要的是,这将是地球的最终命运吗?
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先让我们看看自己的星球,在地球上,磁场是由磁流体发电机效应产生的。我们知道,地球的外核是液态的,内核是固态的。当它从内核流向外核时,会在外核液体中产生诱导电流。这些电流在地球自转的驱动下进一步流动,最终这些电流产生了磁场,地球形成了磁层。
科学家们认为,在过去,火星上也产生过类似的磁场,为了证实假设,科学家使用了美国宇航局发射到火星上的洞察号上的数据。洞察号是一个机器人着陆器,专门用于研究这颗红色星球的深层内部。
它于2018年5月5日发射,目前仍在积极研究火星的地质演化。到目前为止,洞察号已经收集了一些关于火星内部结构的关键数据。这些数据表明火星内核比之前认为的更大,密度更小。此外,这些数据显示火星内核还有其他更轻的元素,比如内核中的氢。
这项研究与之前的模型截然不同,以前的模型从未包括火星核心内部存在氢的可能性。在从洞察号着陆器获得关键数据后,研究人员进行了一项有趣的实验。
首先,他们准备了一个样本,与他们认为火星曾经由铁、硫和氢组成的物质相匹配。然后,样本被放置在一个金刚石砧压槽中,该设备将样本压缩到两个小金刚石板之间,此装置可以承受数百亿帕的压力。
此外,研究人员使用激光加热样本,并模拟火星核心内部的条件。最后,当研究小组将样品置于更高的温度和压力下时,他们使用电子束中的X射线来跟踪样本的变化。让他们惊讶的是,不仅样品融化了,材料的成分也发生了变化。
铁、硫和氢在开始的时候很正常,但随着温度和压力条件的改变,原本均匀的铁、硫和氢分离成两种不同的液体,非常复杂。其中一种铁液富含硫,而另一种富含氢。
在这些分离出来的液体中,密度大的留在了最深处,而较轻的则向上流动,与整体的液体核心混合在一起。这些液体的运动产生了对流,这些对流产生了磁场,幸运的是这些对流现在仍然在地球内部进行着。
这个实验证明可能火星过去也有磁场,但这些电流只持续了一段时间,于是火星磁场也跟着消失了。实验表明当这两种液体分开时,电流也随着消失了,这就解释了火星磁性消失的原因。
这样一来,由于火星失去了磁场,所以也就失去了大气层,这一事件被认为发生在40亿年前。
火星的内核现在是不活跃的,但另一部分数据显示火星内部还有运动。洞察号一次又一次地发现火星上有新的地震事件。然而,由于地震在发生的时间上没有遵循任何特定的模式,很明显,它们不是行星与其卫星相互作用的结果。
此外,地震在火星日的所有时间都反复发生,这表明火星地幔中熔岩的运动引发了该地区的火星地震。研究还发现,该地区在过去的1000万年中火山活动频繁,这种活动归因于火星岩浆的重复运动,这表明火星的地震和火山活动比我们想象的更加活跃。
火星对我们来说是一个有趣的世界,了解它的活动和进化,对于设计人类文明未来的任务至关重要。目前地球内部温度在继续下降,从而使得研究火星的地质变化有了更加实际的意义,科学家们相信,如果地球内部完全冷却和固化,它将成为第二个火星。
问题是无穷无尽的,人类寻找答案的探索也是无穷无尽的。你认为地球会成为第二个火星吗?请在评论区告诉我们你的想法。如果你喜欢本期内容,请订阅我们的频道观看更多探索节目。