Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 25.06.2018

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Почему у Венеры нет магнитосферы

Почему у Венеры нет магнитосферы
shortstoryf

Как известно, Земля и Венера имеют практически одинаковые размеры, так почему же у Венеры нет магнитосферы? Возможно это связано с тем, что наша соседка в прошлом испытала не достаточно сильное столкновение с космическим телом.

По многим причинам Венеру называют близнецом Земли (или сестрой). Так же как и наша планета, Венера по своей природе является твёрдой планетой, составленной из силикатов и металлов, которые распределены между ядром из железа и никеля и силикатной мантией и коры. Но когда разговор заходит об атмосферах и магнитных полях этих планет, они отличаются друг от друга максимально возможно.

В течение всего времени изучения этих двух планет астрономы изо всех сил пытаются ответить на вопрос о том, почему у Земли есть магнитное поле, которое позволяет ей сохранять толстый слой атмосферы, а у Венеры нет. Согласно новому исследованию, проведённому международной командой учёных, это может быть связано с крупным столкновением, которое произошло в прошлом. Так как Венера, похоже, никогда не переживала столкновения, то в ней и не возникло динамо, генерирующее магнитное поле.

Земля

Слои Земли, показано внутреннее и внешнее ядро, мантия и кора. Источник: discovermagazine.com

Исследование, под названием «Формирование, стратификация и перемешивание ядер Земли и Венеры» (Formation, stratification, and mixing of the cores of Earth and Venus) появилось в научном журнале Earth and Science Planetary Letters. Оно проводилось во главе с Сетом А. Джейкобсоном из Северо-Западного университета. В группу также входили специалисты из Обсерватории Лазурного берега, Байройтского университета, Токийского технологического института и Института Карнеги в Вашингтоне.

Ради этих исследований Джейкобсон и его коллеги начали с самого начала: они рассмотрели то, как земные планеты формируются изначально. Согласно наиболее распространённым моделям формирования таких планет, они не формируются одноступенчато. В основе их роста лежит серия событий увеличения массы, характеризующаяся столкновениями с планетезималями и зародышами планет, у большинства которых есть собственные ядра.

Недавние исследования физики высоких давлений различных минералов и орбитальной динамики указали, что планетарные ядра развивают стратифицированную структуру по мере прироста массы. Причина этого имеет отношение к тому, что здесь присутствует большая концентрация лёгких элементов, включённых в жидкий металл, который впоследствии начинает погружаться глубже и формировать ядро планеты по мере того, как увеличивается температура и давление.

Такое слоистое ядро было бы неспособно к конвекции, которая, как полагают, является тем, что позволяет создать магнитное поле Земли. К тому же, такие модели несовместимы с сейсмологическими исследованиями, которые указывают на то, что ядро Земли состоит по большей части из железа и никеля, в то время как приблизительно 10 процентов всего его веса составлены из лёгких элементов, таких как кремний, кислород, сера и другие.

Объясняет доктор Джейкобсон: «Землеподобные планеты росли посредством последовательных столкновений с космическими телами. Таким образом, их ядро также выросло многоступенчатым способом. Такой способ формирования ядра создаёт многоуровневую устойчивую стратифицированную структуру плотности, потому что лёгкие элементы всё больше встраиваются в более поздние «наросты» ядра. Лёгкие элементы, такие как кислород, кремний и сера всё более и более разделяются в виде жидкостей ядра, когда давление и температура становятся выше. Поэтому более поздние события увеличения массы ядра включают больше таких элементов, потому что сама Земля становится больше, и давление и температура продолжают расти. Всё это устанавливает стабильную стратификацию, которая предотвращает возникновение длительного динамо и планетарного магнитного поля. Это — наша гипотеза для Венеры. В случае с Землёй мы думаем, что удар, который сформировал Луну, был достаточно сильным, чтобы перемешать ядро Земли и позволить динамо генерировать сегодняшнее магнитное поле».

Земля и Тейя

Представление художника о столкновении между Землёй и Тейей, которое могло произойти 4.5 миллиарда лет назад. Источник: NASA

Палеомагнитные исследования, проведённые заранее, добавили ещё больше замешательства в эту и без того непонятную картину. Они указали, что магнитное поле Земли существует по крайней мере в течение 4.2 миллиарда лет (то есть оно появилось спустя примерно 340 миллионов лет после того, как сформировалась Земля). Тут же возникает естественный вопрос относительно того, какой механизм ответственен за текущее состояние конвекции и как она появилась. Именно ради этого исследования Джейкобсон и его команда рассматривали возможность того, что крупное столкновение могло объяснить это явление.

«Энергетически сильный удар механически смешал ядро и разрушил образовавшуюся слоистую структуру. Стабильная стратификация предотвращает конвекцию, которая, в свою очередь запрещает геодинамо. Именно удаление стратификации позволяет динамо работать».

Энергия этого столкновения перемешала бы ядро, создав отдельные гомогенные области, в которых могло существовать динамо. Учитывая возраст магнитного поля Земли, это соответствует теории столкновения с Тейей, согласно которой объект, размером с Марс, столкнулся с Землёй 4.51 миллиарда лет назад и привёл к формированию системы Земля-Луна. Возможно, именно это столкновение заставило ядро Земли уйти от слоистой структуры и стать гомогенной, а в течение следующих 300 миллионов лет давление и температура, возможно, заставили его дифференцироваться между твёрдым внутренним ядром и жидким внешним. Благодаря вращению во внешнем ядре возник эффект динамо.

Зачатки этой теории были представлены в прошлом году на 47-й Научной конференции лунных и планетарных наук. Во время презентации, названной «Смешивание ядер планет посредством гигантского столкновения» (Dynamical Mixing of Planetary Cores by Giant Impacts). Именно тогда исследователи впервые указали, что стратификация ядра Земли была как бы перезапущена тем же самым столкновением, которое сформировало Луну. Было показано, как сильный удар мог перемешать ядро планеты во время позднего этапа их формирования. основываясь на этом, Джейкобсон и другие авторы применили модели того, как Земля и Венера прирастали веществом из газопылевого диска вокруг протоСолнца. Им также удалось вычислить то, как Земля и Венера выросли, основываясь на химическом составе мантии и ядра каждой планеты после каждого события прироста массы.

Нельзя преуменьшить значения этого исследования с точки зрения того, как это касается развития Земли и появления жизни. Если магнитосфера Земли является результатом последнего столкновения, то такой удар мог создать различия между нашей планетой, пригодной для существования жизни, и любой другой, являющейся холодной и засушливой (как Марс) или слишком горячей (как Венера).

«Магнитные поля планет экранируют поверхность и саму жизнь от вредного космического излучения. Если такое сильное, гигантское столкновение необходимо для возникновения магнитного поля, значит оно необходимо и для возникновения жизни».

По информации Universe Today.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google