✏️ 🛑 🚣🏿 火星需要磁场吗？ 🏇 🥦 🤳

我们继续标题“应用地形”。在上一期中，我们评估了火星的二氧化碳储量以及其转化为大气的人类潜力。今天我们将讨论在没有磁场的情况下填充火星大气是否有意义。

当涉及将火星转变为类似地球的行星时，几乎所有讨论中都会出现磁场的话题。许多人甚至从自然历史课程中吸取教训，并通过众多科普电影和出版物的努力，都坚定地将其记忆为真理：地球的磁场保护我们免受太阳辐射的侵害，而大气使我们免受太阳风的吹拂。而且，这种“吹气”在许多字面上被认为是通过太阳等离子体流去除大气中气体的机械过程。

在这样的绘画中，地球的磁场被描绘成一个英雄保护者，他戴着盾牌站在太阳发出的烈风的邪恶气流的路径上。

然而，现代空间研究提供了越来越多的理由来朝着使日光层和地层相互作用的过程复杂化的方向修改这张图。更诚实的计划已经表明，磁层并没有从两极的大气泄漏中拯救出来，而是做出了贡献。

让我们按顺序开始。首先，您需要了解行星造成大气损失的原因。

大气散布（散布）到空间的原因是热的和非热的。有两种热机制：所谓的牛仔裤和水动力。首先是太阳光加热大气分子。如您所知，温度是原子和分子运动的强度。如果加热的分子周围有很多邻居，它会将它们的运动能量转移给它们并减慢速度。如果附近没有分子和原子，并且能量的流动没有停止，那么该分子将在某个时刻加热到某种状态，就像真正的宇宙飞船一样，它以第二宇宙速度离开大气层。这大约是在高层大气中发生的-所谓的热球。行星离太阳越近，这个因素的影响越强。但是，这在很大程度上取决于行星的质量。例如，氢和氦很容易离开金星大气层的边界，但是行星的相当大的引力会保留更大质量的CO2分子。顺便说一下，在地球上，同样的事情发生，只是强度降低了，但是每天250吨的氢和4吨的氦将永远对我们说再见。

与热过程相似的过程是光化学过程，在紫外线的作用下，分子分解成单独的原子，例如，水被分解成氢和氧，这有助于氢的逸出。

火星距离太阳较远，因此大气层接收的光较少，但行星的质量较低，因此，根据各种来源的资料，它每天损失1至100吨的大气层-主要是二氧化碳。

但是我们记得火星没有磁场！让我们开始吧，但是现在，我们将考虑另一种大气损耗的热学方法-静水压。

如果行星大气的热量非常强烈，并且在下方还有其他热源，那么较重的气体分子就会被轻粒子流带走，加热并获得相同的第二宇宙，因此它们将永远不会回到行星上。可能由于这个原因，木星伊欧足够活跃的火山活动和大型卫星没有任何明显的大气-它不断被强大的火山喷发炸毁。

还有另一种消除大气的方法，这部分类似于先前的静水压力-冲击。我们都知道强大的爆炸看起来是什么样子-一团烟雾升向天空，变成蘑菇。如果爆炸足够强大，则该支柱将升至太空，在稀薄的大气层中，受热分子可以加速到足以永远飞走。对于重力场相对较强，大气层密集的行星（如地球和金星），这个因素可能微不足道，但对火星而言，损失可能要大得多，而且似乎比地球要多得多-附近有小行星带。这个因素与那些提议在火星上击落小行星或更大的彗星的人背道而驰-我们仍然需要计算爆炸后是否还会剩下任何东西。

很难说撞击机制在火星大气层丧失中起着重要作用。您只能做出粗略的估计，但是即使我没有达到粗略的估计。然而，人们不应忘记火星遭受的损失最大，就像大约38亿年前的晚期重磅炸弹袭击中的月球和地球一样。但是在那些年，火星上仍然有浓密的气氛，因为河流流淌。

重要的一点：磁场不会以任何方式影响上述所有因素。因此，地球在数十亿年中面临着火星和金星的命运-氢的完全挥发，即变成沙漠。可能会有SPA沙龙或海边度假胜地的广告-在有这种机会的同时享用液态水。

大气可能会变薄而不离开地球。当大气气体与表面发生化学或物理相互作用时，就会发生这种情况。碳和氧可以有效地与岩石反应。人们认为，如果释放出地球上所有的碳，现在这些碳都与碳氢化合物和碳酸盐岩石的沉积有关，那么我们的大气层与金星不会有很大的不同。因此，我必须说，由于数百万年来微生物的进化使我们的地球变成了盛开的花园。通过转化为水并形成海洋或冰川，可以有效地从大气中除去氢和氧，而且离太阳越远，各种气体就可以转化成冰。

现在回到太阳风和磁场。太阳风是带电粒子流-电子，质子和α粒子。粒子具有不同的速度，慢粒子（300-500 km / s）表示“慢太阳风”，快粒子（600-800 km / s）-“快太阳风”，以及大约高速（900 km / s和更高）） - “太阳辐射”。太阳还辐射出大量其他“辐射”：紫外线，X射线，中子，直至伽玛射线，但现在我们要讨论的是带电荷且受磁场影响的辐射。

因此，太阳粒子从太阳冲向地球。在大约10个地球半径的距离处，我们的磁场开始影响它们并使它们偏转。粒子的能量越低，它们被磁场偏转的效率就越高。在这次会议的现场，形成了冲击波。结果，一些粒子滑过了磁力线，但偏离了地球，被大气吸收了，但是绝大多数沿着磁力线排成一列，并融合到地球周围带电粒子的现有圆环流中，这称为“辐射带”。万岁，行星得到了拯救，磁场已经完成了它的英雄事迹……但是，那是什么呢？为什么我们的两极变成红色和绿色？

除非您考虑在那里发生的过程的物理过程，否则极光是一个奇妙的景象。然后发生以下情况：磁力线不仅捕获了太阳粒子，而且其中的一部分也指向了极。新到达的粒子还被磁场加速并塌陷到地球大气中。它们将中性原子和分子中的电子敲除，它们变得带电并激怒。带电的离子形成一个电场，该电场像加速器一样开始工作，并加速离子（失去电子的分子），从而使它们获得第二宇宙速度并离开行星。这就是电磁耗散过程的发生方式，据称磁场可以拯救我们。还记得氢气和氦气飞离地球吗？在这里也加氧气它太重而无法散热，并且仅由于这种“良好”和“关心”的磁场才从地球飞走。北极每个美丽夜晚的氧气损失量尚不清楚，但事实本身已经经欧洲星团卫星证实。

如果没有磁场的行星受到太阳风的冲击会怎样？这里的一切将更加引人注目-太阳粒子将以其直径的一半一半的距离自由地接近地球，并将开始轰炸其大气的上层。气体分子将开始失去电子，获得电荷，并以相同的电荷排斥太阳风的电流。那些。在这里，也将形成冲击波，就像磁场一样，不会使大部分太阳能粒子靠近。由于这种效应，金星没有失去其令人难以置信的稠密大气，比地球或火星更接近太阳。

到目前为止，科学家还不能说电磁消散对火星大气层退化的贡献有多大。为了回答这个问题，MAVEN卫星被送往火星。同时，关于火星大气层丧失的一些事实众所周知：

现在，每天损失不到1吨的大气- 火星快车发现了，但测量是在日光下进行的；
从行星形成到今天，火星已经从大气中损失了尽可能多的氢，可能覆盖了整个地球深110米的海洋- 欧洲南方天文台的天文学家通过分析火星大气中轻，重氢同位素比率的变化了解了这一点;
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事实证明，如今科学家仅猜测导致火星整个大气层损失1/3的机制，而不知道还有2/3发生在何处。尚不清楚电磁（太阳风），静水（超级火山爆发）和撞击（小行星坠落）耗散的机制有多少。同时，目前正在研究太阳风对大气消耗的贡献，并且在未来几年中，将对该问题做出更具体的回答，并且可以将火山和小行星排除在火星大气退化的基本因素之外。

总结：金星的例子表明，太阳风并不是大气挥发的决定性因素。对于火星来说，其作用强度降低了约四倍。过去可能导致火星大气消失的一些因素在今天并不重要：小行星坠落和强大的火山喷发。至少由于现在火星大气中几乎没有氢和氦，由于火星位于遥远的地方，太阳的热辐射也不是决定性因素。因此，要使火星变成开花花园，我们要做的就是等待MAVEN卫星的结果，找到数十亿亿兆焦耳的能量，用未知的气体神奇地充满火星大气层。在这里可以应用什么魔术，我们将在下一期“应用地形”中讨论。请勿切换。

火星需要磁场吗？

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