Forskere etablerer ny tidslinje for det gamle magnetfelt på Mars

Mars havde et globalt magnetfelt meget tidligere - og meget senere - i planetens historie, end forskerne tidligere har vidst.

En planets globale magnetfelt opstår fra det, forskerne kalder en dynamo:en strøm af smeltet metal inde i planetens kerne, der producerer en elektrisk strøm. På jorden, dynamoen er det, der får kompasnåle til at pege mod nord. Men Mars' dynamo har været uddød i milliarder af år.

Nye resultater fra UBC-forskere, der arbejder med kolleger i USA og Frankrig, offentliggjort i dag i Videnskabens fremskridt , bringe os tættere på at kende den præcise timing og varighed af Mars' dynamo.

"Vi finder ud af, at Mars-dynamoen fungerede for 4,5 milliarder og 3,7 milliarder år siden. Dynamo-timing er en stor del af en planets udvikling, og det, vi finder, er meget anderledes end det, vi hidtil har troet, " sagde Anna Mittelholz, postdoc i UBC's Department of Earth, hav- og atmosfæriske videnskaber, og første forfatter til undersøgelsen. "Dynamoen fortæller os noget om planetens termiske historie, dens udvikling, og hvordan det kom til hvor det er i dag, og det er unikt for hver af de jordiske planeter - Jorden, Mars, Venus og Merkur."

Ledtråde om en planets magnetiske historie ligger i magnetiserede klipper på og under dens overflade. Rock er som en båndoptager, især vulkanske bjergarter. De begynder som lava, men når de afkøles og størkner i nærvær af et magnetfelt, mineraler i klipperne retter sig efter det globale magnetfelt. Ved at datere disse klipper, videnskabsmænd kan vurdere, om en dynamo var aktiv på det tidspunkt, hvor klippen blev anbragt.

Magnetisme i visse sten på Mars' overflade indikerer, at Mars-dynamoen var aktiv for mellem 4,3 og 4,2 milliarder år siden, men fraværet af magnetisme over tre store bassiner, der blev dannet for 3,9 milliarder år siden, har fået de fleste videnskabsmænd til at tro, at dynamoen var inaktiv på det tidspunkt.

UBC-forskerne analyserede nye satellitdata og fandt tydelige beviser for et magnetfelt, der kommer fra Lucus Planum-lavastrømmen, der blev dannet for mindre end 3,7 milliarder år siden - meget senere end de førnævnte bassiner.

Forskerne opdagede også lavintensitetsmagnetiske felter over Borealis-bassinet på planetens nordlige halvkugle, som blev dannet for 4,5 milliarder år siden og menes at være et af de ældste træk på Mars.

"Vi har disse to observationer, der peger på en dynamo på det tidligste kendte tidspunkt i Mars historie, og en dynamo, der var til stede en halv milliard år efter, at mange mennesker troede, den allerede var slukket, sagde Catherine Johnson, en professor i afdelingen for jord, ocean- og atmosfæriske videnskaber og seniorforsker ved Planetary Science Institute i Tucson, Ariz., som også har bidraget til undersøgelsen.

Forskerne giver to mulige forklaringer på fraværet af magnetiske felter over bassinerne:dynamoen kan være stoppet før bassinerne blev dannet og derefter startet igen før Lucus Planum blev dannet, eller påvirkningerne, der skabte bassinerne, fortrængte simpelthen den del af skorpen, der indeholder mineraler, der kan bære stærk magnetisme.

De nye data for denne undersøgelse kommer fra MAVEN, Mars Atmosphere og Volatile Evolution satellitten. Tidligere data om magnetisme på Mars var blevet indsamlet af Mars Global Surveyor-satellitten, som kredsede om planeten mellem 1999 og 2006, for det meste 400 kilometer over overfladen. MAVEN, lanceret i 2013, opererer så tæt som ~135 kilometer fra overfladen og opfanger svagere signaler, som MGS ikke kunne registrere.

MAVENs evne til at opfange signaler fra mindre funktioner på og nær overfladen hjælper forskere med at skelne, om magnetismen kommer fra disse, eller fra ældre sten begravet dybere i planetens skorpe.

Disse nye indsigter får forskere til at spekulere på, hvad der kunne afsløres, hvis de kommer endnu tættere på. Mittelholz bemærkede, at denne undersøgelse fokuserede på to særlige træk, men kratere forbliver over hele Mars med historier at fortælle. I fremtiden, udforskning kan udvikle sig fra satellitter til droner eller balloner, giver endnu mere detaljerede data.