“在我們的模擬撞擊實驗中,透過研究小行星和隕石撞擊事件引起的宇宙微波背景輻射熱流的不均勻性,並將其作為靜態的、具有橫向變化特性的邊界條件,應用於數值模擬模型中,以此研究其對地核磁場的影響是一種通俗且有效的方法。”
“在這種模擬方法中,宇宙微波背景輻射熱流的模式、強度以及相對於撞擊前的平均熱流值的減少程度都是根據撞擊體的大小來確定的,它的數值精確而穩定,可以作為關鍵的控制引數,被系統性地調整和分析。”
“但透過對比早期馭星工程與模擬實驗的撞擊資料,我們可以看到火星宇宙微波背景輻射熱流的資料在南北半球有著顯著的差異。”
“我簡單的計算了一下,在排除掉火星南北半球的地殼厚度差異導致的能量傳遞差異後,發現火星南半球的大型低剪下波速省LLSVPs、熱流不均勻性等數值比北半球都要高出近十分之一。”
“這意味著撞擊產生的熱量在南北半球的地幔中分佈不均,導致核心-地幔邊界(C)的熱流出現區域性差異。”
“而這種不均勻的熱邊界條件會限制或扭曲核心內液態金屬對流的規模與模式,從而影響磁場強度。”
聽完徐川解釋,坐在一側的伯恩哈德·弗里德里希教授推了推鼻樑上的眼鏡,紅褐色的瞳孔中閃過一抹興趣的神色。
他快速的開口道:“也就是說,在火星的地幔中,可能存在著某種我們沒有發現,且能夠干擾撞擊能量傳遞以及核心-地幔邊界的熱流速度的東西?”
徐川點了點頭,開口道:“我的確更傾向於這種。”
停頓了一下,他將自己的筆記型電腦連上了投影裝置,點開了一份報告檔案。
“首先我們可以明確的是,以地球、火星這類行星磁場的“發電機”本質上是受其核心頂部和底部的熱邊界條件驅動的熱機。”
“核心底部的熱量遠高於頂部時,底部的流體受熱膨脹、密度變小而上浮,頂部的較冷流體則因密度大而下沉,形成熱對流環。”
“而流體在上升和下沉過程中,由於科里奧利力(行星自轉)的作用,其流動路徑會發生偏轉和剪下,從而將動能轉化為磁能。”
“在這方面,我們可以用控制磁流體動力學(D)的方程來形式化地描述這個過程。”
“即:p(?t/? u (u??)·u)=??p pν?2u p′g 2p.....”
“它的關鍵邊界條件:在C (r=r c),邊界條件由地幔控制,是一個典型的非均勻的熱流邊界條件。”
“.....”
“結合上述數學框架,不均勻C熱流的影響可以概括為:勻的熱流會產生大尺度的、環繞行星的柱狀對流(受科里奧利力影響,稱為“柱狀對流”)。”
“而不均勻的熱流(如南半球強冷卻,北半球弱冷卻)會打破這種對稱性,產生更小尺度、更區域性化的上升流和下沉流。這些區域性的對流胞相互干擾,其淨效應是‘內耗’,無法形成統一、強大的全球偶極場。”
“所以理論上來說,即使3500顆隕石的總能量輸入足夠,但由於火星地幔先天的南北不對稱性,這些能量在傳遞至C時,被轉化為了一個高度不均勻的熱流分佈q(θ,?)。”
會議桌前,看著徐川放出來的報告檔案,伯恩哈德·弗里德里希教授眼眸中的驚訝越來越強烈了。
他深吸了口氣,開口道:“真是讓人難以置信,如果說你的理論是正確的,那麼火星內部,至少火星的地幔並非層狀均勻。”
“它可能更像是....”
思索了一下,伯恩哈德教授想到了自己吃的早飯,形容道:“它可能更像是在一碗豆漿中泡了幾塊撕碎的油條。”
“小行星和隕石撞擊產生的能量,在透過液態的豆漿和固態的油條時傳遞效率和能級會完全不同。”
“如果是這樣的話,那麼它的確能夠解釋為什麼我們的模擬撞擊實驗會出現問題了。”
雖然對於伯恩哈德教授‘油條與豆漿’的形容方式有些訝異,不過徐川還是笑著點了點頭。
“是的!”
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