Mars’ın çekirdeğini simüle etmek için yapılan deneyler, manyetik alanının ve okyanusların kaybını açıklayabilir

Mars’ın bir zamanlar kısmen Dünya’nınkine benzer koruyucu bir manyetik alan nedeniyle okyanuslara sahip olduğu uzun zamandır biliniyordu. Bununla birlikte, manyetik alan ortadan kayboldu ve yeni araştırmalar sonunda nedenini açıklayabilir. Araştırmacılar, milyarlarca yıl önce Mars’ın çekirdeğinde olması beklenen koşulları yeniden yarattılar ve mevcut olduğu düşünülen erimiş metalin davranışının, muhtemelen kaybolmaya mahkum olan kısa bir manyetik alana yol açtığını keşfettiler.

Mars, yüzyıllardır insanların hayal gücünü ele geçirdi. Dünya’ya en yakın gezegenlerden biridir ve her türlü insansız uzay sondası ile incelenmiştir. Yine de buna rağmen, Mars hakkında bazı büyük, cevaplanmamış sorular var – Dünya, Mars ve tüm komşu gezegenlerin aynı kozmik maddeden doğduğu düşünülürse, cevaplar kendi uzak geçmişimize ve geleceğimize ışık tutabilir.

Mars hakkında bazı büyük sorular zaten cevaplandı. Örneğin, Mars’ın birçok görünür özelliğinin, eskiden okyanuslara ve koruyucu bir manyetik alana sahip olduğunun kanıtı olduğunu biliyoruz. Ancak Tokyo Üniversitesi Dünya ve Gezegen Bilimi Bölümü’nden Profesör Kei Hirose’un aklında özellikle bir soru vardı: Mars’ın çevresinde bir manyetik alan olmalı, öyleyse neden oradaydı ve neden oradaydı? kısaca? Doktora liderliğindeki bir ekip. Hirose laboratuvarındaki öğrenci Shunpei Yokoo, bizden çok uzaktaki bir şeyi hem zaman hem de uzayda test etmenin yeni bir yolunu keşfetti.

Hirose, “Dünya’nın manyetik alanı, çekirdeğindeki erimiş metallerin akıl almaz derecede büyük konveksiyon akımları tarafından yönlendiriliyor. Diğer gezegenlerdeki manyetik alanların da aynı şekilde çalıştığı düşünülüyor” dedi. “Mars’ın iç bileşimi henüz bilinmemekle birlikte, göktaşlarından elde edilen kanıtlar bunun sülfür ile zenginleştirilmiş erimiş demir olduğunu gösteriyor. Ayrıca, NASA’nın yüzeydeki InSight sondasından elde edilen sismik okumalar, Mars’ın çekirdeğinin önceden düşünülenden daha büyük ve daha az yoğun olduğunu söylüyor. Bunlar hidrojen gibi daha hafif elementlerin varlığını ima ediyor. Bu detayla, çekirdeği oluşturmasını beklediğimiz demir alaşımlarını hazırlıyor ve deneylere tabi tutuyoruz.”

Deney elmasları, lazerleri ve beklenmedik bir sürprizi içeriyordu. Yokoo, kendisi ve ekibinin bir zamanlar Mars’ın çekirdeğini oluşturduğuna inandıkları demir, kükürt ve hidrojen, Fe-SH içeren bir malzeme örneği yaptı. Bu numuneyi iki elmas arasına yerleştirdiler ve kızılötesi lazerle ısıtırken sıkıştırdılar. Bu, çekirdekteki tahmini sıcaklık ve basıncı simüle etmekti. X-ışını ve elektron ışınlarıyla yapılan numune gözlemleri, ekibin basınç altında erime sırasında neler olup bittiğini görüntülemesine ve hatta bu süre zarfında numunenin bileşiminin nasıl değiştiğini haritalamasına izin verdi.

Hirose, “Birçok şeyi açıklayabilecek belirli bir davranış görmek bizi çok şaşırttı. Başlangıçta homojen olan Fe-SH, bu tür baskılar altında daha önce görülmemiş bir karmaşıklık düzeyine sahip iki farklı sıvıya ayrıldı” dedi. “Demir sıvılarından biri kükürt açısından zengin, diğeri hidrojen açısından zengindi ve bu, Mars çevresindeki manyetik alanın doğuşunu ve nihayetinde ölümünü açıklamanın anahtarıdır.”

Hidrojen bakımından zengin ve kükürt bakımından fakir, daha az yoğun olan sıvı demir, daha yoğun kükürt bakımından zengin, hidrojen bakımından fakir sıvı demirin üzerine çıkarak konveksiyon akımlarına neden olurdu. Bu akımlar, Dünya’dakilere benzer şekilde, Mars çevresindeki bir atmosferde hidrojeni muhafaza edebilen bir manyetik alanı harekete geçirecek ve bu da, suyun bir sıvı olarak var olmasına izin verecekti. Ancak, sürmesi değildi. Dünyanın son derece uzun ömürlü iç konveksiyon akımlarının aksine, iki sıvı tamamen ayrıldığında, bir manyetik alanı harekete geçirecek akım kalmayacaktı. Ve bu olduğunda, atmosferdeki hidrojen güneş rüzgarı tarafından uzaya üflendi ve su buharının parçalanmasına ve sonunda Mars okyanuslarının buharlaşmasına yol açtı. Ve bunların hepsi yaklaşık 4 milyar yıl önce gerçekleşecekti.

Hirose, “Sonuçlarımızı göz önünde bulundurarak, Mars’ın daha fazla sismik çalışması, çekirdeğin gerçekten de, tahmin ettiğimiz gibi farklı katmanlarda olduğunu doğrulayacaktır” dedi. “Eğer durum buysa, Dünya da dahil olmak üzere kayalık gezegenlerin nasıl oluştuğuna dair hikayeyi tamamlamamıza ve bunların bileşimini açıklamamıza yardımcı olur. Ve siz, Dünya’nın bir gün manyetik alanını da kaybedebileceğini düşünüyor olabilirsiniz, ancak Endişelenme; bu en az bir milyar yıl boyunca olmayacak.”

Çalışma şurada yayınlandı: Doğa İletişimi.