Når de studerer stenede verdener uden for solsystemet, bruger forskere Mars som et laboratorium i planetarisk målestok.
Hvor længe kunne en stenet planet, der ligner Mars, forblive beboelig, hvis den kredsede om en rød dværg? NASAs Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) -mission, der har studeret vores nabo siden november 2014, vil hjælpe med at besvare dette vanskelige spørgsmål.
”Observationer af MAVEN-missionen tyder på, at den røde planet gradvist har mistet en betydelig del af sin atmosfære, og dette har ændret betingelserne på den,” siger David Brain, videnskabsmand ved MAVEN-missionen på University of Colorado (USA).
Planetarisk laboratorium
Når de studerer stenede verdener uden for solsystemet, bruger forskere Mars som et laboratorium i planetarisk målestok. På efterårsmødet i den amerikanske geofysiske union den 13. december 2017 i New Orleans, USA, delte David Brain med kolleger, hvordan MAVEN-dataene vil påvirke bestemmelsen af levedygtigheden af klippeplaneter, der kredser om fjerne stjerner.
Rumfartøjer MAVEN. Kredit: NASA.
MAVEN har en pakke instrumenter om bord, der måler tabet af den Martiske atmosfære. Undersøgelser viser, at meget af det er sluppet ud i rummet "takket være" en kombination af kemiske og fysiske processer, og dataene fra instrumenterne giver ledetråde til, hvilken rolle hver af dem spillede.
Salgsfremmende video:
I løbet af de sidste tre år har solen oplevet perioder med stigende og faldende aktivitet, mens Mars har oplevet solstorme, solbrændere og udsprøjtning af koronal masse. Disse ændringer har givet MAVEN en unik mulighed for at observere atmosfærens opførsel under forskellige forhold.
Rød dværg og hypotetisk Mars
David Brain og hans kolleger anvendte denne viden på en hypotetisk Mars-lignende planet, der kredsede rundt om en rød dværgstjerne (den mest almindelige klasse af stjerner i vores Galaxy). De foreslog, at eksoplaneten ligesom Mars befinder sig i udkanten af den beboelige zone. Men da røde dværge er svagere end solen, er deres beboelige zone meget tættere. Det viste sig, at på grund af den ekstreme ultraviolette stråling af stjernen og den tætte bane, vil planeten modtage 5-10 gange mere UV, end Mars modtager. Dette øger den disponible mængde energi til de processer, der er ansvarlige for at undslippe atmosfæren.
Placeringen af en hypotetisk Mars i den beboelige zone, der kredser om en rød dværg sammenlignet med placeringen af ægte Mars i solsystemet. Kredit: NASAs Goddard Space Flight Center.
Baseret på data fra MAVEN beregnet forskerne, at eksomars-atmosfæren kunne miste 3-5 gange mere ladede partikler i en proces kaldet ionlækage og 5-10 gange mere neutrale partikler som et resultat af fotokemisk flugt. Eftersom der desuden vil være mange ladede partikler i atmosfæren, vil de begynde at "sprøjte". Sprøjteprocessen ligner et billardspil: ladede partikler styrter ned i molekyler, skubber nogle af dem ud i rummet og skubber andre mod deres naboer. Denne kædereaktion øger hastigheden af atmosfærisk tab signifikant. Endelig vil den hypotetiske planet stå over for tabet af lysmolekyler som brint.
Generelt kan det at finde en hypotetisk Mars på kanten af den beboelige zone i en rolig rød dværg forkorte levetiden på ca. 5-20 gange. Hvis planeten er placeret i et aktivt rødt dværgsystem, reduceres denne periode med ca. 1000 gange.
Formildende omstændigheder
Ikke desto mindre overvejede David Brain det værste tilfælde ved at placere Mars midt i en rød dværg. En anden planet kan have nogle formildende faktorer, såsom aktive geologiske processer, et magnetfelt eller en større størrelse. Alt dette giver dig mulighed for at genopfylde, beskytte og fastholde atmosfæren i en længere periode.
”Behovet for fjerne verdener er et af de vigtigste emner inden for astronomi, og disse estimater demonstrerer en måde at bruge viden om Mars og Solen i på jagt efter liv i universet,” konkluderede Bruce Yakoski, hovedundersøgelse for MAVEN ved University of Colorado (USA).
Roman Zakharov