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眾所周知,地球的磁極會隨著時間漂移,這是每個飛機駕駛員或領航員都知道的,因此他們在計劃飛行時必須考慮到這一點。
事實上,地球的磁極漂移得相當之大,以至於磁極所處的位置經常不同於地極,也不同於地球自轉的軸線。到今天為止,地球的磁北極距離其地理極點達到了965公裡之遠。現在一項新的研究表明,同樣的極移現象也發生在水星上,對此有不少調皮的網友表示:難道被地球傳染了?
磁極漂移
首先在了解水星磁極漂移之前,或許大部人不清楚磁極漂移這一概念。我們知道地球的磁極固定了地球的磁層,隨後磁層延伸到地球周圍的空間,保護我們免受太陽輻射。磁層及其兩極是地球熔融內核的產物,科學家認為水星也有熔融內核。但究竟是什麼讓兩極漂移呢?其實很簡單,這種現象被稱為極地漂移,在地球上,它是由地球核心熔融的鐵水流動變化引起的。在地球上,北極每年漂移約55至60公裡,南極每年漂移約10至15公裡。兩極也會發生翻轉,這種情況在地球的歷史上發生了大約100次。而最新研究表明,同樣的極移很可能發生在水星上,而水星極移背後的過程比想像的要複雜得多。
前面我們提到了地球磁極四處漂移是由地核液體流動的變化引起的,難道水星也是「異曲同工之妙」?近日,一項關於水星磁極漂移的新研究發表在美國地球物理聯合會的《地球物理研究雜誌:行星》上。在該研究中,科學家廣泛地依賴NASA信使號太空飛行器收集的數據,包括水星表面、空間環境、地球化學和測距等等。
信使號從2011年到2015年一直在環繞水星運行,是第一個環繞水星運行的太空飛行器。信使號的儀器之一是一個磁力儀,它可以詳細測量水星的磁場。飛船的橢圓軌道使它離地面不到200公裡。信使號獲得的數據顯示,水星地殼表面的弱磁異常與隕石坑有關。科學家認為這些異常現象是由撞擊器中的鐵成分造成的,撞擊器形成了隕石坑。甚至他們還假設,這種熔融物質的冷卻與由水銀形成的磁場有關。
地球磁極翻轉的歷史
科學家們表示當火成巖冷卻時,它保存了當時地球磁場的記錄。只要這些巖石含有磁性物質,它們就會與地球磁場保持一致。這叫做「熱剩餘磁化」。由於地球上不同地點的不同巖石在不同的時間冷卻,因此它創造了地球兩極漂移的歷史記錄。這就是為什麼我們知道地球的兩極在過去發生過翻轉,上一次是在80萬年前,它們的關鍵是需要形成更強的熱磁化。而這種熱磁化將會幫助我們尋找到過去磁極變化的重要線索。
捕捉水星「古磁極」的位置
雖然目前科學家們已經能夠研究到水星的磁場,但是還沒有收集到任何巖石樣本。因為從來沒有太空飛行器在水星上著陸過。為了解決這個問題,這項研究的作者們集中研究了水星表面的五個隕石坑,以及信使號接近水星表面時收集的磁數據。
這五個隕石坑顯示出不同的磁信號,而且這些隕石坑很古老,大約有38億年到41億年的歷史。研究人員認為他們可能掌握了水星古代兩極位置的線索,以及隨著時間的推移它們是如何變化的。研究員奧利韋拉說:「這顆行星有幾種演化模式,但還沒有人利用地殼磁場來了解它的演化過程。」
這些隕石撞擊可以使巖石融化,當巖石冷卻時,它將會保留陸地磁場的記錄。隨後科學家們利用這五個隕石坑的磁場數據來模擬水星磁場隨時間的變化。隨後他們就能估算出水星古代磁極的位置,也就是「古磁極」的位置。
研究結果令科學家驚訝無比同時又欣喜異常,他們發現古代的磁極離現在的南極很遠,而且它們很可能隨著時間而改變。雖然這正是他們所期望的,但他們的預計是兩極會聚集在離水星旋轉軸很近的兩點上,就像地球一樣。但研究表明這兩極是隨機分布的,令人震驚的是,它們都在水星的南半球,這項研究讓科學界為之一振。正如研究所示,「古磁極和水星目前的磁北極與磁南極不一致,這表明水星的偶極磁場已經移動。這一證據再次確認了水星磁史與地球磁史大不相同的觀點,這才是水星的極地漂移。
這項研究讓科學家重新認識了水星的磁極。雖然地球的偶極磁場具有明顯的北極和南極,而水星則不同。研究顯示它目前有一個兩極的偶極四極磁場和一個在磁赤道上的位移。根據研究員奧利維埃拉的說法,它甚至可能有一個多極場,這是令人難以想像的。
這就是我們目前對水星磁場線的認識。科學家真正需要做的是研究來自水星的多種巖石樣本。但是從來沒有太空飛行器在那裡著陸,也沒有計劃著陸。
對於太空飛行器來說,環繞水星已經相當困難,更不用說著陸了。它離太陽很近,這意味著任何前往水星的任務都必須與太陽強大的引力相抗衡。目前只有兩艘飛船曾經訪問過水星:信使號和水手10號。