东京大学
火星的一部分
研究人员认为火星核心在40亿年前经历的三个阶段
只有在分离的早期阶段才会有明显的磁场
信用:Yokoo等人
众所周知，火星曾经有海洋，部分原因是类似于地球的保护性磁场
然而，磁场消失了，新的研究也许最终能够解释原因
研究人员重现了数十亿年前火星核心的预期情况，发现被认为存在的熔融金属的行为很可能会产生一个注定会消失的短暂磁场
几个世纪以来，火星一直吸引着人们的想象力
它是离地球最近的行星之一，已经被各种无人太空探测器研究过了
然而，尽管如此，关于火星仍有一些大的、未解的问题——这些问题的答案甚至可能揭示我们遥远的过去和未来，因为地球、火星和我们所有邻近的行星都是由相同的宇宙物质诞生的
关于火星的一些大问题已经有了答案
例如，我们知道火星的许多可见特征证明它曾经有海洋和保护性磁场
但是东京大学地球和行星科学系的Kei Hirose教授想到了一个特别的问题:这里一定有一个围绕火星的磁场，那么为什么它会在那里，为什么它会在那里如此短暂？由博士领导的团队
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广濑实验室的学生顺培·约库探索了一种新颖的方法来测试在时间和空间上都离我们如此遥远的东西
“地球的磁场是由在其核心的熔融金属的不可思议的巨大对流驱动的
其他行星上的磁场被认为也是如此，”Hirose说
“尽管火星的内部成分尚不清楚，但来自陨石的证据表明，它是富含硫的铁水
此外，美国宇航局InSight探测器在地表的地震读数告诉我们，火星的核心比以前想象的更大，密度也更小
这些东西意味着存在其他更轻的元素，如氢
有了这个细节，我们准备铁合金，我们期望构成核心，并让他们接受实验
" 压力下
实验中使用的金刚石砧
信用:Yokoo等人
实验包括钻石、激光和一个意想不到的惊喜
Yokoo制作了一个含有铁、硫和氢的物质样本，即Fe-S-H，他和他的团队认为它曾经构成了火星的核心
他们把这个样品放在两颗钻石之间，用红外激光加热的同时压缩
这是为了模拟堆芯的估计温度和压力
用X射线和电子束进行的样品观察使研究小组能够对压力下熔化过程中发生的情况进行成像，甚至绘制出样品成分在此期间的变化图
“我们非常惊讶地看到一个可以解释很多事情的特殊行为
最初均匀的铁硫氢分离成两种不同的液体，其复杂程度是在这种压力下从未见过的，”Hirose说
“其中一种铁液富含硫，另一种富含氢，这是解释火星周围磁场诞生和最终死亡的关键。”
" 液-液分离
电子探针图像详细显示了两种铁合金液体的奇怪结构
以这种方式分离的液体被称为不混溶的
信用:Yokoo等人
富含氢和贫硫的液态铁密度较低，会上升到密度较高的富含硫和贫氢的液态铁之上，引起对流
这些电流，类似于地球上的电流，会驱动一个磁场，维持火星周围大气中的氢，这反过来会让水以液体的形式存在
然而，这并没有持续下去
不同于地球内部持续时间极长的对流，一旦两种液体完全分离，就不会再有电流来驱动磁场
当这种情况发生时，大气中的氢被太阳风吹向太空，导致水蒸气分解，最终火星海洋蒸发
这一切都将发生在大约40亿年前
Hirose说:“考虑到我们的结果，对火星的进一步地震研究将有望证实，正如我们预测的那样，核心确实处于不同的层中。”
“如果是这样的话，它将帮助我们完成包括地球在内的岩石行星是如何形成的故事，并解释它们的组成
你可能认为地球有一天也会失去磁场，但别担心；这至少在10亿年内不会发生
" 这项研究发表在《自然通讯》上
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