Mars Society Polska:
  ::  Strona główna
  ::  Zarząd
  ::  Dane MSP
  ::  Statut stowarzyszenia
  ::  Deklaracja założycielska
  ::  Raporty
  ::  Studenckie Koło Naukowe

  Projekty:
  ::  Projekt MPV

  Zbiory MSP:
  ::  Archiwum artykułów
  ::  Zdjęcia i animacje
  ::  Forum
  ::  Księga gości
  ::  Linki

  MS na świecie:
  ::  Kwatera Główna w USA
  ::  Wielka Brytania
  ::  Kanada
  ::  Australia
  ::  Pozostałe oddziały
 
Anomalie magnetyczne a geologia Marsa
<< cofnij  |  Wersja angielska

18.05.2000
mgr inż. Krzysztof Lewandowski
e-mail: krzysztof.lewandowski@pwr.wroc.pl
Wrocław, Polska


Ostatnie wyniki badań związanych z polem magnetycznym Marsa dowodzą, że linie sił pola magnetycznego skupiają się w kilku ściśle zdefiniowanych miejscach globu tej planety. Jeżeli przyjrzymy się uważnie danym zaprezentowanym w pracy [1] zauważymy, że strefy umownie określane jako aktywnie magnetycznie koncentrują się w stosunkowo wąskich kątach azymutu poziomego w strefach okołobiegunowych planety. I tak, w strefie bieguna północnego Marsa jest to kąt zawarty pomiędzy południkami 30o a 300o. A zatem obszary przenikania linii sił pola magnetycznego w biegunie wynosi 90o.


Rys 1. Linie sił pola magnetycznego w okolicach północnego bieguna Marsa [1]


Dla bieguna południowego azymut ten zawiera się pomiędzy południkami 120o a 210o. A zatem obszary przenikania linii sił pola magnetycznego w biegunie wynosi 90o.


Rys 2. Linie sił pola magnetycznego w okolicach południowego bieguna Marsa [1]


Nałóżmy otrzymane dane na mapę topograficzną Marsa. Co możemy zauważyć? Przede wszystkim to, że bieguny magnetyczne są względem siebie dokładnie symetryczne. Południowy biegun magnetyczny jest po stronie przeciwnej niż strefa silnie zmieniona geologicznie na tej półkuli, jakim jest rejon wielkich kraterów uderzeniowych Hellas i Argrye Planitia. Autorzy pracy [3] zauważają, że w okolicach południowego bieguna Marsa, wektory składowe linii sił pola magnetycznego są bardzo zmienne w zależności od szerokości i długości aerograficznej nad powierzchnią planety. Zupełnie inaczej ma się rzecz w przypadku bieguna północnego, tam wektory są bardziej uporządkowane, zaś umowne "strumienie" linii sił pola magnetycznego bardziej skupione. Jeżeli dodatkowo zwrócimy uwagę na dane dotyczące anomalii grawitacyjnych na Marsie [7], ukarze się nam obraz przybliżający prehistorię planety.


Rys 3. Anomalie grawitacyjne na Marsie [7]


Zauważyć tu warto fakt, iż największe anomalie występują w kilku, ściśle określonych regionach planety. Są to wg [7], następujące regiony:


Forma geologiczna Szerokość aerograficzna (o) Długość aerograficzna (o) Wartość anomalii (mgal)
PÓŁKULA PÓŁNOCNA
Isidis12oN85oE600
Utopia45oN110oE350
Elysium 25oN148oE450
Olympus Mons18oN226oE2750
Alba Patera 40oN245oE430
Asraeus Mons11oN255oE1380
Pavonis Mons0oN247oE900
PÓŁKULA POŁUDNIOWA
Arisia Mons9oS240oE1350
Hellas40oN68oE-150
Arygre50oS315oE-140
Valles Marineris5oS - 18oS260oE - 33oE-450


Jeżeli porównamy te dane ze starszymi, dostarczonymi przez sondy Viking, zauważymy całkowite pokrywanie się obu serii badań.


Rys 4. Anomalie grawitacyjne wg danych sond Viking [2].


Jak zauważają autorzy pracy [7] duże skupienie linii sił pola magnetycznego występuje przede wszystkim na południowej półkuli Marsa. Półkuli, która została zmieniona wskutek uderzenia kilku ciał kosmicznych i zasypania powierzchni wzbitym rumoszem skalnym. Skupiska masy, które występują przede wszystkim w północnej części planety nie wykazują silnych oddziaływań magnetycznych. Z czego to może wynikać? Pozwolę sobie tutaj zasugerować prawdopodobny rozwój wydarzeń na Marsie.

Wiele lat temu, ok. 1,3 mln. lat temu, na Marsie nastąpiło wydarzenie, które wywołało wyzwolenie ogromnej energii, która spowodowała gwałtowne roztopy i gigantyczne powodzie. Mogło to być tylko jedno: uderzenie jednego (lub kilku) ciał kosmicznych w Marsa [4, 5]. Widoczne dzisiaj ogromne kratery uderzeniowe Hellas, Argyre i Isidis są tutaj dowodami. Fala uderzeniowa przechodząca przez wnętrze kuli wywołuje pękniecie po przeciwnej stronie planety. Na Marsie możemy znaleźć interesującą strukturę geologiczną: kompleks kanionów Valles Marineris. Ogromna energia uderzenia mogła wywołać wielkie tarcie wewnętrzne w środku planety, w efekcie czego wyzwolone ciepło przeniknęło na powierzchnię przez zmrożony grunt. To wywołało wspomniany już efekt powodzi oraz wzmożoną aktywność wulkaniczną.

Półkula północna wskutek oddziaływania wody została umownie "załagodzona". Nanosy osadów i erozja wodna przyczyniły się do złagodzenia ostrych kantów. Południowa półkula planety przypomina spuchniętą twarz po silnym uderzeniu. Ogromny krater uderzeniowy: Hellas Planitia wyglada na tym tle jak wielka rana postrzałowa. Co więcej, ogladając uważnie, zauważymy że i przeciwna strona planety także nosi ślady tego zderzenia. Sądzę, że wielki masyw górski na północnej półkuli: Alba Patera został wypiętrzony poprzez przetłoczenie materiału we wnętrzu planety podczas zderzenia z dużym ciałem kosmicznym. Zaskakuje, a zarazem potwierdza to pewien fakt. Jeśli spojrzymy na globus Marsa, zauważymy że istnieje ścisła symetria obu tych formacji. Krater uderzeniowy Hellas Planitia dzieli od masywu górskiego Alba Patera, kąt poziomy równy 180o. Natomiast kąt pionowy wynosi dokładnie 90o. Potwierdza to przypuszczenie, że masyw górski na północnej półkuli - Alba Patera, został wypiętrzony w wyniku wybicia wielkiego krateru uderzeniowego na półkuli południowej - Hellas Planitia.

Ciepło przenikające przez powierzchnię planety, spowodowało również podgrzanie materiału skalnego, w okolice lub powyżej temperatury Curie, wskutek czego częściowo utracił on swoje zdolności magnetyczne. Południowy region planety, wokół kraterów Hellas i Argyre został zbombardowany dużymi blokami skalnymi, wyrzuconymi uprzednio w trakcie zderzenia ciał kosmicznych z Marsem. Upadając, bloki te, nie osiągnęły prawdopodobnie temperatury wyższej od punktu Curie, przez co zachowały szczątkowo swoje właściwości magnetyczne. Oczywiście, w trakcie upadku, ich zderzenia były całkowicie przypadkowe, stąd też można wytłumaczyć tak rozszalałe wektory składowe pola magnetycznego w tamtym regionie.

Dzisiejszy układ biegunów magnetycznych na Marsie można wytłumaczyć częściowo w ten sposób: jeżeli zwrócimy uwagę na mapę geologiczną planety, pamiętając zarazem o danych związanych z położeniem biegunów magnetycznych i anomalii grawitacyjnych, możemy przyjąć że główny kierunek propagacji energii uderzenia i rozpływu ciepła wewnątrz Marsa był skierowany wzdłuż prostej łączącej punkty: 40oN, 245oE i 40oS, 68oE. Są to regiony Hellas i Alba Patera.


Rys 5. Mapa geologiczna Marsa [10].


Mars jest kulą, zaś punkty umownego "wejścia" i "wyjścia" owej prostej są w stosunkowo dużym oddaleniu od biegunów aerograficznych, po 50o. To możemy przyjąć, że po zderzeniach z ciałami kosmicznymi, w okolicach biegunów aerograficznych utworzyły się swego rodzaju "nisze", w których materiał skalny nie został poddany silnemu oddziaływaniu termicznemu energii zderzenia i w których składowa wypadkowa kierunku przepływu fali uderzeniowej w skorupie Marsa miała małą energię. Rozumieć tu należy, rozchodzenie się przede wszystkim powierzchniowej fali sejsmicznej. Przyjęcie takiego wariantu modelu rozwoju wydarzeń po zderzeniu pozwoli przybliżyć odpowiedź na pytanie, co zdecydowało o takim a nie innym rozłożeniu linii sił pola magnetycznego w stanie obecnym na Czerwonej Planecie.

Gdyby było tak jak opisałem powyżej, regiony te mogłyby zachować początkowe, jeszcze sprzed zderzenia, wartości natężenia i przybliżone rozkłady linii sił pola magnetycznego. Po ustaniu procesu zmian geologicznych na Marsie, tzn. po potopie, utworzeniu widocznych dzisiaj struktur na północnej półkuli, oraz na skutek inercji propagacji ciepła uderzenia, w trakcie procesu ostygania planety, mogły zajść korzystne warunki do ponownego namagnesowania jądra planety. Mógł tutaj zadziałać generator MagnetoHydroDynamiczny, który ponownie pomógł wytworzyć w miarę jednorodne pole magnetyczne. Jednakże nie mógł on wygenerować tak silnego natężenia pola planety jakie istniało przed zderzeniem.


Rys 6. Schemat prawdopodobnych pozycji osi magnetycznej, osi obrotu planety i polozenie srodka ciezkosci Marsa tuz po zderzeniu(-ach).


W tym modelu materiałem przepływającym w stałym polu magnetycznym był materiał skalny, przetłaczany we wnętrzu planety. Posiewem mogły być materiały promieniotwórcze, zawarte w jądrze planety, jak również, zjonizowane cząstki metali np. żelaza, pochodzącego z samej planety oraz z materiału ciał, które zderzyły się z Marsem [9]. Temperatura i ciśnienie wewnątrz Czerwonej Planety po zderzeniu, sprzyjała szybkiemu i intensywnemu zjonizowaniu cząstek. Prędkość przepływu materiału z posiewem nie była zbyt wielka, ale skala tego zjawiska mogła sprzyjać samoistnemu zaistnieniu generatora MHD.


Rys 7. Rozkład tlenków żelaza na powierzchni Marsa [8].


Spowodowało to powstanie olbrzymiej różnicy w układach wektorów linii sił pola magnetycznego wokół biegunów. Dalszy proces stygnięcia planety spowodował tylko zamrożenie status quo, w takiej postaci, jaką obserwujemy obecnie. Proces pracy generatora MHD na Marsie był wystarczająco długi, aby ponownie powstały dwa w miarę silne bieguny magnetyczne, jak również sprzyjał ujednoliceniu się budowy jądra planety. Gdyby tak nie było, Mars powinien mieć pewien mimośród względem swojej osi obrotu. Co więcej, powinien mieć okresowe stany niestabilności na trajektorii ruchu wokół Słońca. Być może zderzenia Marsa z ciałami kosmicznymi, spowodowały jej zmianę.

Uważam, że każda misja międzyplanetarna lecąca na Marsa powinna być wyposażona w sondę przepływu ciepła, w celu pomiaru energii wypromieniowanej przez płaszcz planety. Idealnie byłoby, gdyby badań dokonały lądowniki wyposażone w wiertnice geologiczne.



mgr inż. Krzysztof Lewandowski



Literatura:

1. M.H. Acuna. et al.; Global Distribution of Crustal Magnetization Discovered by the Mars Global Surveyor MAG/ER Experiment; Science, vol 284; 30 April 1999;

2. G.Balamino; The Martian geoid; The Cambridge University Atlas of Astronomy, Cambridge University Press 1985;

3. J.E.P. Connerney et al; Magnetic Lineations in the Ancient Crust of Mars; Science, vol 284; 30 April 1999;

4. Krzysztof Lewandowski; Czy można myśleć o terraformowaniu Marsa bez brania pod uwagę jego pola magnetycznego ? ;

5. Krzysztof Lewandowski; Kilka słów refleksji;

6. Dan McKenzie; Plate tectonics on Mars ?; Nature, vol 399; 27 May 1999;

7. David E. Smith et al.; The Gravity Field of Mars Results from Mars Global Surveyor; Science, vol 286; 1 October 1999;

8. NASA; Geochemical Map of Mars; The Cambridge University Atlas of Astronomy, Cambridge University Press 1985;

9. A.P. Vinogradov et al.; Izmierenije intiensivnosti i spiektralnogo sostava gamma-isluchjenija Marsa na AMS "Mars 5"; Doklady Akademii Nauk SSSR, 1975, tom 223, No.6.

10. John Wood; Układ Słoneczny (The Solar system); PWN, Warszawa 1983.







Ogólne pytania proszę kierować pod adres: kontakt@marssociety.pl
Copyright © The Mars Society 1998-2003
" Ziemia jest kolebką ludzkości, lecz nikt
nie pozostaje w kolebce do końca życia. "
-- Konstanty Ciołkowski, 1895

PRZYŁĄCZ SIĘ DODAJ DO ULUBIONYCH NAPISZ DO NAS FAQ