Merkurius antika magnetiska poler var långt ifrån platsen för dess poler idag, antyder dess magnetfält, som jordens, förändrats över tid, säger en ny studie.

Vissa planeter har metalliska flytande kärnor. Forskare tror generellt att en planets magnetfält kommer från dess metalliska kärnas flytande rörelser. Magnetfältet skapar en magnetosfär som omger planeten. Jordens magnetosfär blockerar mycket kosmisk och solstrålning, låta livet existera.

Merkurius är den andra kroppen i solsystemet förutom jorden med en bekräftad smält kärna som kan generera ett magnetfält.

Ny forskning publicerad i AGU:s Journal of Geophysical Research :Planeter hittar Merkurius antika magnetiska poler, kallas paleopoler, har förändrats under hela dess förflutna. Den nya studien tyder också på att Mercurys magnetiska arv kan vara mer komplicerat än man tidigare trott.

Att studera andra planeters magnetfält hjälper forskare att förstå hur magnetfält utvecklas, inklusive på jorden. Att observera andra metallkärnors beteende hjälper forskare att förstå mer om den initiala bildningen och efterföljande mognad av planeter i solsystemet.

Forskare vet att Merkurius utvecklades över tiden men kan inte definitivt säga hur det gjorde, sa Joana S. Oliveira, en astrofysiker vid Europeiska rymdorganisationens European Space Research and Technology Centre i Noordwijk, Nederländerna, och huvudförfattare till studien.

Magnetisk turbulens i solsystemet

Förändringar i magnetfältet är inte specifika för Merkurius. Jordens magnetiska nordpol driver ungefär 55 till 60 kilometer (34 till 37 miles) per år medan dess magnetiska sydpol driver ungefär 10 till 15 kilometer (sex till nio miles). Dess magnetfältsorientering har vänt mer än 100 gånger under loppet av dess 4,5 miljarder år.

Forskare använder stenar för att studera hur planeternas magnetfält utvecklas. Magmatiska stenar, skapad av kylande lava, kan bevara ett register över hur magnetfältet såg ut när stenarna svalnade förutsatt att de innehöll magnetiska material. Stenarnas kylande magnetiska material ligger i linje med kärnans fält. Denna process kallas termoremanent magnetisering. Geologer analyserade magmatiska bergarter för att fastställa jordens sista magnetfältsväng var ungefär 780, 000 år sedan.

Jorden och månen är de enda fallstudierna forskare har för förändringar i planetariska kroppars magnetiska poler, eftersom det inte finns några stenprover från andra planeter.

"Om vi ​​vill hitta ledtrådar från det förflutna, gör ett slags arkeologi av magnetfältet, då måste stenarna termoremanent magnetiseras, sa Oliveira.

Använder planetarkeologi för att avslöja Merkurius magnetiska historia

Tidigare forskning studerade Merkurius nuvarande magnetfält, men det fanns inget sätt att studera jordskorpans magnetfält utan observationer på låg höjd. Sedan 2015, rymdfarkosten MESSENGER började sin nedstigning till Merkurius yta. Den samlade tre månaders låghöjdsinformation om Merkurius under dess nedstigning. En del av den informationen avslöjade detaljer om Merkurius jordskorpans magnetisering. Den nya studien undersökte dessa olika jordskorpområden för att extrapolera Merkurius antika magnetiska kärnstruktur.

"Det finns flera evolutionsmodeller av planeten, men ingen har använt jordskorpans magnetfält för att få fram planetens utveckling, sa Oliveira.

MESSENGERs låghöjdsdata från dess nedstigningsbana upptäckte gamla kratrar med andra magnetiska signaturer än de flesta av terrängen som MESSENGER observerade. Forskarna trodde att kratrarna, som bildades för ungefär 4,1 till 3,8 miljarder år sedan, kan ha ledtrådar om Merkurius paleopoler.

Kratrar är mer benägna att ha termoremanenta magnetiserade stenar. Under deras bildande, energin från ett slag gör att marken smälter, ger magnetiskt material en chans att anpassa sig till planetens nuvarande magnetfält. När materialet stelnar, den bevarar riktningen och positionen för planetens magnetfält som en ögonblicksbild i tiden.

Oliveira och hennes kollegor använde rymdfarkostobservationer från fem kratrar med magnetiska oregelbundenheter. De misstänkte att kratrarna bildades under en tid med en annan magnetfältsorientering än idag. De modellerade Merkurius antika magnetfält baserat på kraterdata för att uppskatta de potentiella platserna för Merkurius paleopoler. Området MESSENGER passerade och registrerades under dess bortgång var begränsat, så forskare kunde bara använda mätningar ombord från en del av det norra halvklotet.

Paleopole överraskar

Forskarna fann att Merkurius forntida magnetiska poler var långt från planetens nuvarande geografiska sydpol och kunde ha förändrats genom tiden, vilket var oväntat. De förväntade sig att polerna skulle samlas vid två punkter närmare Merkurius rotationsaxel vid den geografiska norra och södern om planeten. Dock, polerna var slumpmässigt fördelade och hittades alla på södra halvklotet.

Paleopolerna är inte i linje med Merkurius nuvarande magnetiska nordpol eller geografiska syd, vilket indikerar att planetens dipolära magnetfält har rört sig. Resultaten förstärker teorin att Merkurius magnetiska evolution var väldigt olik jordens eller till och med andra planeter i solsystemet. De antyder också att planeten kan ha förskjutits längs sin axel, i en händelse som kallas en sann polarvandring där nord- och sydpolens geografiska läge förändras.

Jorden har ett dipolärt fält med två poler, men Merkurius har en dipolär-kvadrupolär med två poler och en förskjutning i den magnetiska ekvatorn. Dess urgamla magnetfält kunde ha sett ut som någon av dessa, eller till och med varit multipolär med "fältlinjer som spagetti, " enligt Oliveira. Det finns inget sätt att säga utan flera fysiska stenprover från Merkurius, Hon sa.

Oliveira hoppas att det nya Mercury-uppdraget, BepiColombo, kommer att samla in mer magnetfältsdata och potentiellt begränsa studiens slutsatser.

Den här historien återpubliceras med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av jord- och rymdvetenskapsbloggar, värd av American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.