火星曾長期存在穩定磁場

王方

科學家相信，很久以前，火星并不是如今寒冷荒涼的樣子。那時，河流蝕刻著峽谷，湖泊填滿了隕石坑，而磁場可能阻擋著太空輻射，防止其侵襲大氣中的水分子。

主流觀點認為，隨著火星內部冷卻，它的磁場消失了，結束了這一溫暖潮濕的時期——那時的行星可能擁有生命。但研究人員無法就這種情況發生的時間判斷達成一致。

如今，美國科學家用一臺新型量子顯微鏡研究了一顆著名的火星隕石的碎片。這顆隕石是一塊火星巖石，在一次撞擊后飛離火星并落在地球上。研究表明，火星磁場一直持續到39億年前，比許多人想象的長了數億年。

科學家近日在美國地球物理聯合會的一次會議上討論了上述發現。該發現也支持這一觀點，即火星磁場有時會像地球磁場一樣發生翻轉。這一發現有助于揭示火星外核曾經的熔融“動力源”。

“這項研究很好地描繪了可能發生的事情。”未參加該研究的美國北亞利桑那大學古地磁學家詹妮弗· 布茲說，“在以前的技術條件下，這一工作是不可能完成的”。

當某些種類的含鐵礦物從熔融巖石中結晶時，其內部磁場會像指南針一樣與行星磁場“對齊”，從而保留其定向印記。隨后的撞擊事件會加熱巖石，使其被后來的磁場覆蓋，形成多重磁性。

環繞火星的軌道飛行器在火星表面的巖石中繪制了這些殘留的磁信號。但火星上一些最大、最古老的“傷疤”似乎不包含磁化巖石。大多數研究人員認為，大約在41億年前，這些隕石坑形成時，磁性動力源已經減弱了。

然而奇怪的是，軌道飛行器在火星其他年輕數億年的熔巖中檢測到了磁信號。這表明，該磁場存在的時間比盆地所透露的時間更長。

美國哈佛大學地球與行星科學研究生薩拉·斯蒂爾說：“如果有兩條完全相反的時間線，就不能說真正理解了另一顆星球過去發生的事情。”

該研究使用的樣本是1984年發現的火星隕石AllanHills 84001。它有41億年歷史，是已知記錄火星這個關鍵時期的唯一原始樣本。

薩拉·斯蒂爾和哈佛大學行星科學家羅杰·傅借助最先進的量子顯微鏡，對3個薄如紙片的0.6克樣品進行了成像。超強分辨率顯示了3種不同的硫化鐵礦物，其中2種在不同方向上被強烈磁化，1種則缺乏明顯的磁性特征。

這反映了隕石記錄的3次已知撞擊事件分別發生在大約40億年前、39億年前和11億年前。羅杰·傅解釋說，兩種較古老的礦物都被高度磁化，這表明39億年前火星磁場仍然存在，磁場強度約為地球磁場平均強度的1/3。

麻省理工學院行星科學家本·維斯說，在這樣的強度下，磁場可以使有害的宇宙射線發生偏轉，從而保護潛在的早期生命形式，以及保護火星大氣免受太陽風的影響。

此外，這些礦物也為火星的內部運行提供了線索。研究人員表示，火星就像地球一樣，每幾億年會發生一次磁極翻轉。

本文轉自《中國科學報》