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根据火星地壳中的磁性矿物估算古代磁场的强度
地球电磁学与地球、行星和球体协会hjc888黄金城中国官方网站日本海洋地球科学技术机构
摘要
来自hjc888黄金城中国官方网站、四国综合研究所、日本海洋地球科学技术机构、横滨国立大学、东京大学、九州大学和德克萨斯大学的联合研究小组利用地球岩石进行了模拟实验，详细分析了岩石中所含微观磁体的数量和性质，以找出为什么火星地壳的磁化强度是地球地壳的约 10 倍。结果表明，火星上的条件非常适合这些矿物有效记录磁性，并且大约 40 亿年前（诺亚纪时期）火星的磁场强度可能只有地球当前磁场的一半。另外，可知该磁场的形状为偶极型（与棒状磁铁产生的磁场形状相同）。对火星磁场的研究是了解火星内部发电机效应及其持续时间的唯一线索，对于了解火星的热和化学变化以及其大气和水的历史也具有重要意义。这些成果将增进我们对火星内部结构和磁场演化的认识，并为未来火星探索和研究生命可能性奠定基础。
背景
近年来，世界各地积极开展火星探测，以探索火星的起源和演化，以及那里可能存在生命的可能性。日本等国家也在推进探测器和样本返回计划，根据火星探测获得的信息，厘清火星磁场的内部结构和历史，对于了解火星的形成和演化极为重要。特别是，对火星磁场的研究为了解被称为发电机的内部磁场产生机制如何工作以及其活跃时间提供了唯一的线索。它对于了解火星的热、化学、大气和水的变化也至关重要。迄今为止的观测表明，火星地壳的磁化强度大约是地球地壳的 10 倍。造成这种情况的可能原因是古代火星可能具有强烈的发电机效应或其地壳含有许多磁性矿物，但确切的机制尚未阐明。因此，阐明火星地壳中记录的强磁性的起源引起了国际社会的极大兴趣。
此结果
来自hjc888黄金城中国官方网站、四国研究所、日本海洋地球科学技术机构、横滨国立大学、东京大学、九州大学和德克萨斯大学的联合研究小组重点研究了火星地壳岩石中含有的微小磁铁。他们结合磁测量、同步辐射测量和热力学计算等最新方法，利用地球岩石进行模拟实验，详细研究微小磁体的数量和性质。结果，我们发现火星地壳中有很多这样的微小磁铁，它们可以有效地记录磁场。据此，约40亿年前（诺亚纪时期）火星的磁场估计为10至20μT，约为当前地球磁场强度的一半。该磁场的强度也可以估计火星内部的热量流动，并且很明显，发电机效应产生的磁场是偶极子形状的（与条形磁铁产生的磁场形状相同）。此外，有人认为，在诺亚时期，火星足够强的磁场可能保护了其大气表面层免受太阳风和有害宇宙射线的影响。这些结果为了解火星磁场的历史和内部结构提供了线索，是为未来火星探测和样本回收计划提供科学依据的重要发现。
图1过去的火星磁场和大气保护
未来展望
通过这项研究，我们成功地具体估算了大约40亿年前（诺亚纪时期）火星的磁场强度。未来，我们计划利用这些磁场信息创建火星大气和表面环境的详细模型，以进一步加深我们对火星表面变化和生命可能存在的环境的认识。这项研究结果的详细信息计划于 2025 年 11 月 25 日在神户大学举行的地球电磁学与地球、行星和球体科学学会 2025 年秋季年会上公布。