Billedkredit: NASA / JPL
MER-roverne Spirit and Opportunity, der nu rejser på Mars's overflade, udforsker en geografisk tørrere end den tørreste ørken på Jorden. På trods af de polære iskapper og formodede lommer med flydende vand under den martiske overflade er mængden af vand på Mars kun en teskefuld sammenlignet med de enorme vandige reserver på Jorden. Hvorfor er Mars så tør?
De indre planeter i vores solsystem - Mars, Jorden, Venus og Kviksølv - dannet af ophobningen af små klipper og støv, der hvirvlede rundt om solen i de tidligste år. Hvis Jorden og Mars er lavet af samme stardust, burde de være født med omtrent det samme forhold mellem vand.
Mange forskere mener, at Mars engang var meget vandig, men mistede sine oceaner på grund af den lave masse af planeten. Dette kombineret med en tynd atmosfære gjorde det muligt for det meste af vandet på Mars at fordampe ud i rummet.
Men ifølge en undersøgelse af Jonathan Lunine fra Lunar and Planetary Laboratory ved University of Arizona var den røde planet tør fra starten.
Lunine, der skrev i tidsskriftet Icarus i 2003 med kollegerne John Chambers, Alessandro Morbidelli og Laurie Leshin, siger, at Mars oprindeligt var et planetarisk embryo. I det væsentlige er et planetarisk embryo en meget stor asteroide, der kan være lige så massiv som Merkur eller Mars. Dette pre-Mars-embryo eksisterede i asteroidebæltet, som på det tidspunkt var mere spredt i solsystemet, spredt mellem 0,5 og 4 AU fra solen. I dag er det vigtigste asteroidbælte omtrent 2 til 4 AU, placeret mellem Mars (1,5 AU) og Jupiter (5,2 AU).
Lunine siger, at Mars voksede til sin nuværende størrelse fra ophobning af mindre asteroider og kometer. Han siger, at den mere massive jord til sammenligning hovedsageligt er dannet af store planetariske embryoner, der kolliderer ind i hinanden.
”Tilfældigt blev Mars ikke ramt af kæmpe asteroider, mens Jorden var - den heldige kontra uheldige fodgængere,” siger Lunine. "Men Mars blev ramt af meget mindre kroppe, fordi disse er så mange."
Jorden kredser i øjeblikket om solen 1. AU. Lunine siger, at planetembryoer i denne bane ikke ville have haft meget vand. Tidligt i solens udvikling, under planetdannelse, var den støvede disk, der omringede den unge stjerne, meget varm. Vandbærende forbindelser ville ikke have været i stand til at dannes på denne disk ved 1 AU.
Da Mars er længere væk fra solen end Jorden, og tættere på de køligere, "fugtige" regioner i asteroidebæltet, ser det ud til at være logisk, at Mars ville være født med mere vand. Alligevel siger Lunine, at Mars sandsynligvis kun erhvervede 6 til 27 procent af et jordhav (1 Jordhav = 1,5? 1021 kg).
Det skyldes, at nogle af de planetariske embryoner, der til sidst udgjorde Jorden, var mættede med vand. Mens 90 procent af de embryoner, der dannede jorden, var fra 1 AU-regionen og derfor tørre, var 10 procent fra 2,5 AU og derover. Embryoner, der kommer fra denne afstand, ville have haft store vandforsyninger. Mindre asteroider, der kommer fra denne afstand, ville også have bidraget til Jordens vandforsyning. Lunine siger højst, at kun 15 procent af Jordens vand kom fra kometer.
Mars havde i mellemtiden ulykken med at blive født som en enkelt tør klippe. Mars modtog til sidst noget vand sent i formationsspelet, efter at dens kerne allerede var dannet, og det var næsten nået sin nuværende masse. I følge Lunines scenarie opnåede Jupiter også sin nuværende masse omkring denne tid. Jupiters tyngdekraft sugedes derefter enten ind i asteroider i nærheden eller fik dem til at sprede sig udad. Proto-Mars undslap på en eller anden måde at blive forskudt af Jupiters tyngdekraft, men blev bombarderet af de udad bundne asteroider.
"Virkningerne af små asteroider og kometer udgjorde en" sen finer ", der tilføjede vand til Mars, i modsætning til billedet for Jorden, hvor vand blev tilføjet gennem kollisioner med kviksølvstore embryoner gennem en vækstperiode på nogle titusinder af millioner år, ”Skriver forskerne.
Selvom Mars ikke dannes i deres computermodel, mener forskerne, at det måske afspejler den kaotiske natur af planetdannelse, hvor retningen af planetariske embryoner og asteroider er uforudsigelige og mange resultater er mulige.
”Der er en vis mængde tilfældighed involveret i opbygningen af de jordiske planeter, så at ende med en Mars, der ikke skete for at akkrediterer mange vandrige planetesimaler, er en mulig forekomst,” siger Alan Boss fra Carnegie-institutionen i Washington. ”Dette kan meget vel hjælpe med at forklare vandmangel på den moderne Mars.”
Sådanne forskelle i planetarisk dannelse kunne også forekomme blandt de indre planeter i andre solsystemer. Indtil videre kender astronomer 104 stjerner, der har planeter, der kredser rundt om dem. Alle de hidtil konstaterede ekstrasolære planeter er gasgiganter, men det ser ud til, at jordbaserede planeter som Mars og Jorden også kan kredses om fjerne stjerner, selvom vi endnu ikke har teknologien til at registrere dem.
Hvis nogle indre terrestriske planeter dannes af kollisioner af flere planetariske embryoner, mens andre er embryoner, der kun samler fugtige kometer og asteroider, kunne planeter omkring disse andre stjerner have meget forskellige mængder vand. Lunine antyder, at timingen og dannelsen af gasgigantplaneterne i hvert solsystem vil spille en vigtig rolle i denne proces, ligesom Jupiter har påvirket karakteren af vores eget solsystem.
Lunine har i øjeblikket et papir i Icarus med Tom Quinn og Sean Raymond fra University of Washington om den mulige variation i vandforekomst for jordiske planeter omkring andre stjerner. Derudover følger han omhyggeligt med de data, der er indsamlet af MER-roverne Spirit and Opportunity, samt satellitterne, der i øjeblikket kredser rundt om Mars.
”Odyssey, MER og Mars Express vil bestemme, hvor meget vand der findes i øjeblikket, forhåbentlig, og give bedre begrænsninger for fortidens vandforekomst,” siger Lunine. ”Jeg er især interesseret i MARSIS-radarresultaterne og resultaterne for dens efterfølger - SHARAD.”
MARSIS er en radarenhed på Mars Express-satellitten, der kan kigge gennem de øverste fem kilometer martiske skorpe for at søge efter lag vand og is. Det italienske rumfartsselskab planlægger at flyve en lav underjordisk radar, kaldet SHARAD, på NASAs Mars Reconnaissance Orbiter for at se, om der er vandis på dybder større end en meter. Mens MARSIS har en højere penetrationsevne, har den meget lavere opløsning end SHARAD vil have.
Original kilde: Astrobiology Magazine
