Недавнее исследование, опубликованное в журнале The Planetary Science Journal, рассматривает возможность использования вертолетов, оснащенных магнитометром, для исследования магнитного поля в коре Марса, что дает важную информацию о нынешних характеристиках и ранней эволюции Красной планеты. Это исследование проводится в то время, когда вертолет НАСА Ingenuity продолжает бить рекорды и входить в историю как первый воздушный исследователь на другой планете, а также недавно вышедший из строя посадочный модуль НАСА InSight, использующий собственный магнитометр для измерения магнитного поля земной коры. Кроме того, за исключением небольших участков на поверхности Марса, которые имеют намагниченную кору, Красная планета в настоящее время не обладает глобальным магнитным полем, которое, как предполагают ученые, резко контрастирует с тем, каким был Марс миллиарды лет назад. Это исследование основано на измерениях глобального магнитного поля, проведенных несколькими орбитальными аппаратами, в том числе Mars Global Surveyor, космическим кораблем Mars AtmSphere and Volatile Evolution (MAVEN) и недавним китайским орбитальным аппаратом Tianwen-1, а также локальными измерениями с посадочного модуля InSight.
«Глобальное магнитное поле планеты (как и Земли) приводится в движение энергичной конвекцией железа в ядре и, таким образом, является выражением того, что происходит глубоко внутри планеты», — говорит доктор Анна Миттельхольц, научный сотрудник Дейли в отделе Науки о Земле и планетах из Гарвардского университета и ведущий автор исследования рассказали Universe Today. «Глобальное поле связано с важными процессами, такими как способы выхода атмосферы за пределы планеты, и, таким образом, является довольно фундаментальной характеристикой планеты. В то время как такие планеты, как Земля и Меркурий, имеют глобальное поле, Марс или даже Луна раньше есть один (больше нет) — и мы даже не до конца понимаем разнообразие нашей солнечной системы». Для исследования доктор Миттельхольц и ее команда разработали модели намагничивания и оценили три предложенных сценария того, как будущие вертолеты на Марсе смогут проводить измерения намагниченной марсианской коры как с воздуха, так и с периодических приземлений. Эти сценарии включали намагниченный кратер, отдельные намагниченные слои земной коры и внедрение намагниченной дайки, где старый поверхностный разлом был заполнен магмой. Цели исследования включали лучшее понимание происхождения и эволюции Марса, а также то, как такие данные могут быть использованы для помощи в будущих исследованиях Красной планеты человеком.
«Вы можете думать о проблеме, как, например, о большом намагниченном магматическом очаге в недрах», — рассказывает д-р Миттельхольц в интервью Universe Today. «С помощью вертолета можно измерить сигнатуру магнитного поля, пролетающего над ним, но, вероятно, не охватывающего его полностью. Теперь мы пытаемся перейти от данных, собранных по пути, к построению модели того, как выглядит недра». В конечном итоге сценарии показали, что, хотя измерения, проведенные при посадке, оказались эффективными, измерения, проведенные с воздуха, дали более качественные данные. Они определили, что данные, собранные с воздуха, следует собирать, когда активность магнитного поля минимальна, либо в дневное, либо в ночное время. Они также обнаружили, что прошлые данные о локализованном магнитном поле, собранные с посадочного модуля НАСА InSight, а также дополнительные данные, касающиеся геохимии, гравитации и/или геологии, также могут помочь в будущих проектах с вертолетом.
Доктор Миттельхольц рассказал Universe Today: «Очевидно, прежде чем мы отправимся на Марс, нам следует подумать о таких вопросах, как, сколько раз мне нужно пересечь намагниченный объект, чтобы я мог успешно восстановить его? Как должна выглядеть моя траектория полета? более технические аспекты: какие методы наиболее эффективны для восстановления определенных функций?» Аспект исследования, посвященный исследованию человеком, в частности, касался использования данных о магнитном поле земной коры для выявления железосодержащих ресурсов, а также изучения того, как экранирование магнитного поля может защитить будущих астронавтов от солнечной и космической радиации. Это связано с тем, что отсутствие глобального магнитного поля Марса означает, что будущие астронавты будут подвергаться воздействию уровней радиации, намного более высоких, чем на Земле или даже на орбите Международной космической станции.
Хотя Марс в настоящее время не обладает глобальным магнитным полем, ученые предполагают, что миллиарды лет назад после его образования все было совсем по-другому. В это время внутренние процессы на Красной планете были гораздо более активными, что позволило глобальному магнитному полю защитить атмосферу и поверхность от вредного солнечного излучения, в результате чего среда стала гораздо более гостеприимной, включая жидкую воду, текущую по поверхности. Однако ученые предполагают, что примерно 4 миллиарда лет назад, когда конвекция внутри марсианского ядра прекратилась, она унесла с собой магнитное поле и атмосферу, обрекая Красную планету на вечность без жидкой воды и сильный холод.
