Kako je Mars izgubio svoje magnetno polje, a zatim i okeane?

Povezane objave

• Klimatske promene na Zemlji pratiće satelit 21/07
• Rusija: Od uglja prave zlato! 24/11
• Helijum-3 “curi” iz Zemljinog jezgra dokazujući kako je nastala naša planeta 30/03

Hemijske promene unutar Marsovog jezgra dovele su do gubitka magnetnog polja. To je zauzvrat dovelo do toga da izgubi svoje okeane. Ali kako?

• Magnetna polja pomažu planeti da zadrži svoje okeane.
• Ako planeta ikada izgubi svoje magnetno polje, sledeća je atmosfera, a s njom i voda.
• Da nije jakog Zemljinog magnetnog polja, naša planeta bi izgledala baš kao Mars. Snažna magnetna polja su sasvim moguće retka pojava u Univerzumu.

Površina Marsa je neplodna i suva, s ono malo vode je vezano u ledenim kapama ili možda postoji ispod površine. Međutim, kada pažljivo pogledamo površinu uočićemo reljef koji ukazuje na obale i kanjone, na mesta gde su se nekada dogodile velike poplave.

Pre nekoliko milijardi godina, atmosfera Marsa je možda bila gušća, a vazduh nešto topliji. Gledajući delte prisutne na Marsu, slične deltama reka na Zemlji, neki sugerišu da su okeani nekada delimično pokrivali planetu. Drugi su posmatrali sastav Marsovih meteorita, koji može pokazati kako se hemija Marsa danas upoređuje s onim kako je planeta izgledala pre više milijardi godina. Obe linije dokaza sugerišu da je pre oko četiri milijarde godina Marsova severna hemisfera bila prekrivena ogromnim okeanom.

Danas je ovaj okean samo uspomena. Nedavno istraživanje koje je vodio Univerzitet u Tokiju i koje je objavljeno u časopisu Nature Communications, objašnjava jedan od razloga zašto se to desilo: pre više milijardi godina, Mars je izgubio svoje magnetno polje. Bez zaštite koju je ono pružalo, atmosfera je ogoljena, i na kraju su okeani isparili, dok je vodena para u atmosferi izgubljena u svemiru.

Magnetna polja i okeani

Sunčev sistem je surovo mesto. Naše životvorno Sunce takođe može oduzeti život. Sunce proizvodi ogromne količine zračenja koje bi, da nije zaštitnog efekta našeg magnetnog polja, spržilo našu planetu. Bez magnetnog polja, solarni vetar bi razvukao našu atmosferu, a okeani bi isparili i bili izgubljeni u vaseljeni. Drugim rečima, Zemlja bi završila kao Mars.

Zemlja je jedina od stenovitih planeta u našem solarnom sistemu koja ima snažno magnetno polje. Njegovo prisustvo je verovatno jedan od glavnih razloga zašto su Mars i Zemlja toliko različiti. Međutim, pre više milijardi godina, i Mars je imao jako magnetno polje. I šta se desilo?

Kako je Mars izgubio svoje magnetno polje i okeane

Da bi to istražio, tim predvođen Šunpejem Jokuom iz Univerziteta u Tokiju, simulirao je jezgro Marsa u laboratoriji na Zemlji. Tim je napravio materijal koristeći mešavinu gvožđa, sumpora i vodonika, za koje se veruje da su prisutni u jezgru Marsa.

Sumpor je vrlo verovatno u jezgru, pošto Marsovi meteoriti (koji uzorkuju koru i plašt) ne sadrže mnogo elemenata koji se obično nalaze pored sumpora. Vodonika može biti u izobilju u jezgru jer je Mars blizu „snežne linije“ u našem Sunčevom sistemu, gde je leda bio u izobilju tokom formiranja planete. „Možemo razumno pretpostaviti da je jezgro Fe-S-H tečno, ali to treba potvrditi daljim opservacijama marsovskih zemljotresa“, rekao je Joku. „Tekuća NASA-ina misija InSight, mogla bi nam reći više u bliskoj budućnosti.

Tim je zatim stavio ovu mešavinu gvožđa, sumpora i vodonika između dva dijamanta i zagrejao je laserom, simulirajući visoke temperature i pritiske prisutne u jezgru stenovite planete. Materijal se razdvojio na dve različite tečnosti, jednu sa gvožđem i sumporom, drugu sa gvožđem i vodonikom. Pošto je tečnost koja sadrži vodonik bila manje gusta, podigla se do vrha. I kako su se tečnosti odvajale, formirale su se konvektivne struje.

Ovo je slično onome što bi se dogodilo u ranoj istoriji Marsa. Tečnost gvožđe-sumpor-vodonik bi formirala konvektivne struje dok bi se sumpor odvajao od vodonika. Ove struje bi formirale zaštitno magnetno polje oko planete. Međutim, takve struje su kratkog veka. Čim se dve tečnosti potpuno razdvoje, struje bi prestale, a magnetno polje bi nestalo. Na kraju, atmosfera bi bila ogoljena i okeani bi nestali.

Slična fizika u Zemljinom jezgru

Ovo razdvajanje tečnosti gvožđe-sumpor i gvožđe-vodonik se takođe vidi unutar Zemlje, ali s ključnom razlikom: temperaturom.

„Temperatura Zemljinog spoljnjeg jezgra (od 4.400 do 6.100 stepeni C°) je mnogo viša od temperature Marsovog jezgra“, rekao je Joku. Na ovako visokim temperaturama, tečnosti gvožđe-sumpor i gvožđe-vodonik se mešaju. Međutim, vidimo više slojevitosti u jezgru, gde su temperature niže. „To je razlog zašto je Zemljino jezgro slojevito samo na svom vrhu, dok je jezgro Marsa u potpunosti stratifikovano“, objasnio je Joku. „Trebalo bi da prođe mnogo vremena (oko milijardu godina) da se Zemljino jezgro potpuno rasloji.

Drugim rečima, imamo vremena.

Ovi rezultati, međutim, imaju implikacije kada je reč o potrazi za nastanjivim egzoplanetama. Rutinski, ključna metrika za određivanje da li ekstrasolarna planeta može ugostiti život je da tečna voda može da postoji na površini, na nekoj lokaciji koja nije ni previše hladna ni prevruća. Ipak, možda bi jako magnetno polje trebalo da bude još jedna ključna metrika za određivanje da li planeta može da zadrži svoju vodu. I vrlo je moguće da su magnetna polja jaka kao što su Zemljina relativno retka u univerzumu.