地球拥有一个稳定的地磁场,所以我们的指南针才会指向南北极。但是如果我们把指南针拿到火星上,它就不灵了。现在的火星没有磁场,这也是火星不适宜生命存在的重要原因之一。人类送往火星轨道上的一些探测器,只在这个红色行星的个别最古老的陨石坑里发现了微弱的磁场。这些磁场可能是火星早期磁场的残余。
于是问题来了,火星过去有磁场,为什么现在却消失了呢?
和地球一样,火星曾经存在的磁场应该也是由行星内部的“巨大发电机”产生的。行星高温的铁核外层是液态的,液态的铁发生的对流运动,就相当于普通发电机转动的线圈,产生了电流,从而制造出磁场。
最近,有科学家针对火星磁场消失之谜,提出了另一种解释:火星是由于遭到巨大小行星的猛烈撞击而失去磁场的。
具体的过程可能是这样的:38亿年前太阳系形成早期,距太阳比较近的天体,包括水星、金星、地球、火星和月球都遭到了大量小行星的猛烈撞击。当时密集的小行星轰炸使得行星们的部分表面都融化了,对于地球,撞击产生的热量甚至蒸干了原始海洋。
在行星的内部构造中,最内层是地核,紧邻地核的是地幔。当地核中高温的液态铁上升到接近地幔时,把热量传递给温度较低的地幔物质,自身温度降低导致密度增大而沉下去,这样一升一降就形成了对流。维持这种对流的一个重要条件,是地幔的温度要比地核的温度低,对地核的液态物质起到冷却作用。
但是,当大质量小行星撞击了火星,可能会加热了火星的地幔,从而扰乱了火星地核中的对流。如果地幔受小行星的猛烈撞击,温度骤然上升,甚至变得比地核的温度还高,它就无法对地核物质起到冷却作用,于是对流被迫停止,因对流引起的磁场也就消失了。
有许多观测支持这种新理论。在火星上的小行星撞击坑中,只有最古老的那些坑才有磁性。而一些新撞击坑都没有磁性的痕迹,这些新撞击坑肯定是在火星的磁场消失后才形成的。科学家们把撞击坑的年龄与磁场强度结合起来,结果表明大轰炸发生的时间大概是39亿年前,与火星磁场消失的时间大致相符。
当然,地球当年很可能也遭遇过类似的冲击,不过地球的半径有火星的2倍大,所以地核发电机可能足够强劲,在挺过强烈的撞击之后,能够重新恢复运转。地球运气不错!
李暮城 《大科技·科学之谜》