Merkurs gamle magnetfelt har sandsynligvis udviklet sig over tid

Merkurs gamle magnetiske poler var langt fra placeringen af ​​dens poler i dag, antyder dets magnetfelt, som Jordens, ændret sig over tid, siger en ny undersøgelse.

Nogle planeter har metalliske flydende kerner. Forskere mener generelt, at en planets magnetfelt kommer fra dens metalliske kernes flydende bevægelser. Det magnetiske felt skaber en magnetosfære, der omgiver planeten. Jordens magnetosfære blokerer for en masse kosmisk og solstråling, lader livet eksistere.

Kviksølv er det andet legeme i solsystemet udover Jorden med en bekræftet smeltet kerne i stand til at generere et magnetfelt.

Ny forskning offentliggjort i AGU'erne Journal of Geophysical Research :Planeter finder Merkurs gamle magnetiske poler, kaldet palæopoler, har ændret sig gennem fortiden. Den nye undersøgelse tyder også på, at Mercurys magnetiske arv kan være mere kompliceret end tidligere antaget.

At studere andre planeters magnetfelter hjælper videnskabsmænd med at forstå, hvordan magnetfelter udvikler sig, inklusive på jorden. At observere andre metalliske kerners adfærd hjælper videnskabsmænd med at forstå mere om den indledende dannelse og efterfølgende modning af planeter i solsystemet.

Forskere ved, at Merkur har udviklet sig over tid, men kan ikke endegyldigt sige, hvordan det gjorde, sagde Joana S. Oliveira, en astrofysiker ved European Space Agency's European Space Research and Technology Center i Noordwijk, Holland, og hovedforfatter af undersøgelsen.

Magnetisk uro i solsystemet

Ændringer i magnetfeltet er ikke specifikke for Merkur. Jordens magnetiske nordpol driver omkring 55 til 60 kilometer (34 til 37 miles) om året, mens dens magnetiske sydpol driver omkring 10 til 15 kilometer (seks til ni miles). Dens magnetfeltorientering er vendt mere end 100 gange i løbet af sine 4,5 milliarder år.

Forskere bruger sten til at studere, hvordan planeters magnetfelter udvikler sig. vulkanske sten, skabt af kølende lava, kan bevare en registrering af, hvordan magnetfeltet så ud på det tidspunkt, hvor klipperne afkølede, forudsat at de holdt magnetiske materialer. Stenens kølende magnetiske materiale flugter med kernens felt. Denne proces kaldes termoremanent magnetisering. Geologer analyserede magmatiske bjergarter for at bestemme Jordens sidste magnetfeltflip var omkring 780, 000 år siden.

Jorden og Månen er de eneste case-studier, forskere har for ændringer i planetariske legemers magnetiske poler, fordi der ikke er stenprøver fra andre planeter.

"Hvis vi vil finde spor fra fortiden, laver en slags arkæologi af magnetfeltet, så skal klipperne termoremanent magnetiseres, sagde Oliveira.

Brug af planetarkæologi til at afdække Mercurys magnetiske historie

Tidligere forskning studerede Merkurs nuværende magnetfelt, men der var ingen måde at studere jordskorpens magnetfelt uden observationer i lav højde. Så i 2015, rumfartøjet MESSENGER begyndte sin nedstigning i Merkurys overflade. Det indsamlede tre måneders lav højde information om Merkur under sin nedstigning. Nogle af disse oplysninger afslørede detaljer om Mercurys skorpemagnetisering. Den nye undersøgelse undersøgte disse forskellige jordskorpeområder for at ekstrapolere Merkurs gamle magnetiske kernestruktur.

"Der er flere evolutionsmodeller af planeten, men ingen har brugt jordskorpens magnetfelt til at opnå planetens udvikling, sagde Oliveira.

MESSENGERs lavhøjdedata fra dens nedstigningssti opdagede gamle kratere med andre magnetiske signaturer end det meste af terrænet, som MESSENGER observerede. Forskerne troede på kraterne, som blev dannet for omkring 4,1 til 3,8 milliarder år siden, kan have spor om Merkurs palæopoler.

Kratere er mere tilbøjelige til at have termoremanente magnetiserede klipper. Under deres dannelse, energien fra et stød får jorden til at blive smeltet, giver magnetisk materiale en chance for at tilpasse sig planetens nuværende magnetfelt. Når materialet størkner, det bevarer retningen og positionen af ​​planetens magnetfelt som et øjebliksbillede i tiden.

Oliveira og hendes kolleger brugte rumfartøjsobservationer fra fem kratere med magnetiske uregelmæssigheder. De havde mistanke om, at disse kratere blev dannet i en tid med en anden magnetfeltorientering end i dag. De modellerede Merkurs gamle magnetfelt baseret på kraterdataene for at estimere de potentielle placeringer for Merkurs palæopoler. Området MESSENGER passerede og registrerede under dets død var begrænset, så forskerne kunne kun bruge målinger ombord fra en del af den nordlige halvkugle.

Paleopole overrasker

Forskerne fandt ud af, at Mercurys gamle magnetiske poler var langt fra planetens nuværende geografiske sydpol og kunne have ændret sig gennem tiden, hvilket var uventet. De forventede, at polerne skulle samle sig to punkter tættere på Merkurs rotationsakse i den geografiske nord og syd for planeten. Imidlertid, polerne var tilfældigt fordelt og blev alle fundet på den sydlige halvkugle.

Palæopolerne flugter ikke med Merkurs nuværende magnetiske nordpol eller geografiske syd, hvilket indikerer, at planetens dipolære magnetfelt har bevæget sig. Resultaterne forstærker teorien om, at Merkurs magnetiske udvikling var meget ulig Jordens eller endda andre planeter i solsystemet. De antyder også, at planeten kan have flyttet sig langs sin akse, i en begivenhed kaldet en sand polarvandring, hvor de geografiske placeringer af Nord- og Sydpolen ændrer sig.

Jorden har et dipolært felt med to poler, men Merkur har en dipolær-quadrupolær med to poler og et skift i den magnetiske ækvator. Dets ældgamle magnetfelt kunne have set ud som en af ​​disse, eller endda været multipolær med "feltlinjer som spaghetti, " ifølge Oliveira. Der er ingen måde at sige uden flere fysiske stenprøver fra Mercury, hun sagde.

Oliveira håber på den nye Mercury-mission, BepiColombo, vil indsamle flere magnetfeltdata og potentielt indsnævre undersøgelsens konklusioner.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.