其實火星並不一開始就是一個寒冷、貧瘠,被狂暴的塵埃、風暴所覆蓋的星球。相反,起初它是一顆溫暖的星球,有液態水,有湖泊,可能在火星歷史上的某段時間還非常適合居住。
這顆紅色星球的這種氣候的轉變,科學家通常認為是其磁場的消失所導致的。行星的磁場是決定火星這種命運的根本因素,磁場是一層看不見的帶電粒子,地球的磁場就像毯子一樣包裹著、保護著地球。
當太陽風暴撞擊地球時,磁場迫使它繞著地球流動,而不是到達大氣層或地表,這樣可以避免帶電粒子流將能量傳輸至大氣層中的氣體分子,否則帶電的氣體分子很容易逃離地球的重力牽引。沒有了磁場,地球的命運也就會像火星一樣。
但是,如果火星曾經有一個強大的磁場,那麼它出了什麼問題?一個曾經溫暖的星球是如何變成一個寒冷、乾燥和貧瘠的世界的?最重要的是,這將是地球的最終命運嗎?
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先讓我們看看自己的星球,在地球上,磁場是由磁流體發電機效應產生的。我們知道,地球的外核是液態的,內核是固態的。當它從內核流向外核時,會在外核液體中產生誘導電流。這些電流在地球自轉的驅動下進一步流動,最終這些電流產生了磁場,地球形成了磁層。
科學家們認為,在過去,火星上也產生過類似的磁場,為了證實假設,科學家使用了美國宇航局發射到火星上的洞察號上的數據。洞察號是一個機器人著陸器,專門用於研究這顆紅色星球的深層內部。
它於2018年5月5日發射,目前仍在積極研究火星的地質演化。到目前為止,洞察號已經收集了一些關於火星內部結構的關鍵數據。這些數據表明火星內核比之前認為的更大,密度更小。此外,這些數據顯示火星內核還有其他更輕的元素,比如內核中的氫。
這項研究與之前的模型截然不同,以前的模型從未包括火星核心內部存在氫的可能性。在從洞察號著陸器獲得關鍵數據後,研究人員進行了一項有趣的實驗。
首先,他們準備了一個樣本,與他們認為火星曾經由鐵、硫和氫組成的物質相匹配。然後,樣本被放置在一個金剛石砧壓槽中,該設備將樣本壓縮到兩個小金剛石板之間,此裝置可以承受數百億帕的壓力。
此外,研究人員使用激光加熱樣本,並模擬火星核心內部的條件。最後,當研究小組將樣品置於更高的溫度和壓力下時,他們使用電子束中的X射線來跟蹤樣本的變化。讓他們驚訝的是,不僅樣品融化了,材料的成分也發生了變化。
鐵、硫和氫在開始的時候很正常,但隨著溫度和壓力條件的改變,原本均勻的鐵、硫和氫分離成兩種不同的液體,非常複雜。其中一種鐵液富含硫,而另一種富含氫。
在這些分離出來的液體中,密度大的留在了最深處,而較輕的則向上流動,與整體的液體核心混合在一起。這些液體的運動產生了對流,這些對流產生了磁場,幸運的是這些對流現在仍然在地球內部進行著。
這個實驗證明可能火星過去也有磁場,但這些電流只持續了一段時間,於是火星磁場也跟著消失了。實驗表明當這兩種液體分開時,電流也隨著消失了,這就解釋了火星磁性消失的原因。
這樣一來,由於火星失去了磁場,所以也就失去了大氣層,這一事件被認為發生在40億年前。
火星的內核現在是不活躍的,但另一部分數據顯示火星內部還有運動。洞察號一次又一次地發現火星上有新的地震事件。然而,由於地震在發生的時間上沒有遵循任何特定的模式,很明顯,它們不是行星與其衛星相互作用的結果。
此外,地震在火星日的所有時間都反覆發生,這表明火星地幔中熔岩的運動引發了該地區的火星地震。研究還發現,該地區在過去的1000萬年中火山活動頻繁,這種活動歸因於火星岩漿的重複運動,這表明火星的地震和火山活動比我們想像的更加活躍。
火星對我們來說是一個有趣的世界,了解它的活動和進化,對於設計人類文明未來的任務至關重要。目前地球內部溫度在繼續下降,從而使得研究火星的地質變化有了更加實際的意義,科學家們相信,如果地球內部完全冷卻和固化,它將成為第二個火星。
問題是無窮無盡的,人類尋找答案的探索也是無窮無盡的。你認為地球會成為第二個火星嗎?請在評論區告訴我們你的想法。如果你喜歡本期內容,請訂閱我們的頻道觀看更多探索節目。