Prieš milijardus metų Marso atmosfera galėjo būti tankesnė, o oras – šiek tiek šiltesnis. Žvelgdami į Marse esančias upių deltas, panašias deltas Žemėje, kai kurie mokslininkai teigia, kad anksčiau raudonąją planetą bent jau iš dalies dengė vandenynai. Kiti nagrinėjo Marso meteoritų sudėtį, kuri gali parodyti, kaip šiandieninio Marso cheminė sudėtis gali būti lyginama su tuo, kaip planeta atrodė prieš milijardus metų. Abu tyrimų keliai rodo, kad maždaug prieš keturis milijardus metų Marso šiaurinį pusrutulį dengė didžiulis vandenynas.
Šiandien šis vandenynas – tik prisiminimas. Naujausi Tokijo universiteto tyrimai, paskelbti žurnale „Nature Communications“, paaiškina vieną iš priežasčių: prieš milijardus metų Marsas prarado savo magnetinį lauką. Netekus magnetinio lauko teikiamos apsaugos, atmosfera išretėjo ir galiausiai vandenynai išnyko – nes atmosferoje buvęs vanduo (garai) išgaravo į kosmosą.
Magnetiniai laukai ir vandenynai
Saulės sistema iš tiesų yra atšiauri vieta. Mums gyvybę teikianti Saulė gali ją ir atimti. Saulė skleidžia milžiniškus spinduliuotės kiekius, kurie, jei ne apsauginis magnetinio lauko poveikis, išdegintų mūsų planetą. Be magnetinio lauko Saulės vėjas nuplėštų mūsų atmosferą, o vandenynai išgaruotų ir išnyktų kosmose. Kitaip tariant, Žemė taptų panaši į Marsą.
Žemė yra vienintelė iš Saulės sistemos uolinių planetų, turinti stiprų magnetinį lauką. Tikėtina, kad jo buvimas yra viena iš pagrindinių priežasčių, kodėl Marsas ir Žemė taip smarkiai skiriasi. Tačiau prieš milijardus metų Marsas taip pat turėjo stiprų magnetinį lauką. Kas nutiko?
Kaip Marsas prarado magnetinį lauką ir vandenynus
Siekdama tai ištirti, Shunpei Yokoo iš Tokijo universiteto vadovaujama komanda Žemėje esančioje laboratorijoje imitavo Marso branduolį. Komanda pagamino medžiagą iš geležies, sieros ir vandenilio mišinio, kurio, kaip manoma, yra Marso branduolyje.
Sieros tikriausiai yra šerdyje, nes Marso meteorituose (iš kurių imami plutos ir mantijos mėginiai) nėra daug elementų, paprastai randamų kartu su siera. Šerdyje taip pat gali būti daug vandenilio – nes Marsas yra netoli mūsų Saulės sistemos „sniego linijos“, kur planetos formavimosi metu buvo gausu vandens ledo.
„Galime daryti pagrįstą prielaidą, kad jis [branduolys] yra skystas Fe-S-H (geležis, siera ir vandenilis, lrytas.lt past.), tačiau tai reikia patikrinti atliekant tolesnius Marso drebėjimų stebėjimus, – aiškina Sh. Yokoo. – Artimiausiu metu daugiau mums galės pasakyti šiuo metu vykdoma NASA misija „InSight“.“
Tada komanda šį geležies, sieros ir vandenilio mišinį patalpino tarp dviejų deimantų ir įkaitino lazeriu, imituodama aukštą temperatūrą ir slėgį uolėtos planetos branduolyje. Medžiaga išsiskyrė į du atskirus skysčius – vieną su geležimi ir siera, kitą su geležimi ir vandeniliu. Kadangi skystis su vandeniliu buvo mažiau tankus, jis pakilo į viršų. Skysčiams atsiskyrus, susiformavo konvekcinės srovės.
Tai panašu į tai, kas būtų nutikę ankstyvojoje Marso istorijoje. Geležies, sieros ir vandenilio skystis, sierai atsiskiriant nuo vandenilio, galėjo sudaryti konvekcines sroves. Šios srovės būtų suformavusios aplink planetą apsauginį magnetinį lauką. Tačiau tokios srovės yra trumpalaikės. Kai tik abu skysčiai visiškai atsiskirtų, srovės nutrūktų, o magnetinis laukas išnyktų. Galiausiai atmosfera išnyktų, o su ja ir vandenynai.
Panaši fizika Žemės branduolyje
Šis geležies ir sieros bei geležies ir vandenilio skysčių atskyrimas taip pat pastebimas Žemėje, tačiau su esminiu skirtumu – temperatūra.
„Žemės branduolio temperatūra (apie 3700 °C) yra daug aukštesnė nei Marso branduolio“, – nurodo Sh. Yokoo. Esant tokiai aukštai temperatūrai, geležies ir sieros bei geležies ir vandenilio skysčiai susimaišo. Tačiau stratifikaciją matome aukščiau šerdyje, kur temperatūra žemesnė.
„Dėl šios priežasties Žemės branduolys yra susisluoksniavęs tik jo viršuje, o Marso branduolys yra visiškai susisluoksniavęs, – aiškina Sh. Yokoo. – Turėtų praeiti labai daug laiko (pavyzdžiui, milijardas metų), kad Žemės branduolys būtų visiškai stratifikuotas“.
Kitaip tariant, dar turime laiko.
Tačiau šie rezultatai turi reikšmės gyvenamų egzoplanetų paieškoms. Paprastai pagrindinis rodiklis, pagal kurį nustatoma, ar egzoplanetoje gali atsirasti gyvybė, yra tai, kad jos paviršiuje, ne per šaltoje ir ne per karštoje vietoje, galėtų egzistuoti skystas vanduo. Tačiau galbūt stiprus magnetinis laukas turėtų būti dar vienu svarbiu rodikliu, pagal kurį būtų galima nustatyti, ar planeta gali išlaikyti vandenį.
Gali būti, kad tokie stiprūs magnetiniai laukai kaip Žemėje, Visatoje pasitaiko palyginti retai.
Parengta pagal „Big Think“.
