Czy nowa misja marsjańska pomoże nam dowiedzieć się więcej o powstawaniu życia na Ziemi i Marsie?

Mars i Ziemia na swój sposób przypominają rodzeństwo, które dorastało w różnych domach.

Na pewnym etapie historii były to planety niezwykle do siebie podobne: obie były ciepłe, wilgotne i otoczone gęstymi atmosferami. Jednak 3-4 miliardy lat temu obie planety poszły różnymi ścieżkami.

Wkrótce możemy dowiedzieć się dlaczego tak się stało. Sonda InSight dotrze na powierzchnię Czerwonej Planety w poniedziałek, 26 listopada. Po bezpiecznym lądowaniu sonda pozwoli naukowcom porównać Ziemię z jej rdzawym bratem lepiej niż dotąd było to możliwe.

Lądownik InSight (skrót od Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) nie będzie poszukiwał życia na Marsie. Jednak badając jego wnętrze – z czego jest zbudowany, z jakich warstw się składa i jak dużo ciepła ucieka z wnętrza – naukowcy lepiej zrozumieją jak pierwotne składniki tworzące planetę sprawiają, że planeta lepiej lub gorzej wspiera powstawanie życia.

“Ziemia i Mars powstały z bardzo podobnej materii” mówi Bruce Banerdt, główny badacz misji InSight w NASA Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie, który kieruje misją. “Dlaczego uformowane planety okazały się tak różne? Nasze pomiary pozwolą nam cofnąć czas i zrozumieć co spowodowało powstanie kipiącej życiem Ziemi i niezamieszkałego Marsa”.

Dawno temu Mars przestał się zmieniać, podczas gdy Ziemia kontynuowała swoją ewolucję.

Ziemia  doprowadziła do powstania geologicznego “przenośnika taśmowego”, którego Mars nigdy nie miał: płyt tektonicznych. Gdy nachodzą na siebie, wciskają część skorupy do wnętrza planety, gdy się rozsuwają powodują powstawanie nowych fragmentów skorupy.

To mieszanie materii wynosi na powierzchnię nie tylko skały. Niektóre z najbardziej istotnych elementów życia to związki lotne, w których znajdziemy wodę, dwutlenek węgla oraz metan. Ponieważ łatwo przechodzą w stan gazowy, mogą być uwalniane w procesach tektonicznych.

Brak płyt tektonicznych na Marsie wskazuje, że jego skorupa nigdy nie wchodziła do wnętrza planety. Czy pojawienie się życia na Ziemi możliwe było dzięki temu, że płyty tektoniczne uwalniały związki lotne?

“W poszukiwaniu życia na innych planetach jedną z kluczowych kwestii jest to jakie warunki muszą panować na planecie, aby powstało na niej życie” mówi Sue Smrekar, badaczka w zespole InSight. “Wiedza o pierwotnych składnikach planety stanowi podstawę do badania tego jak procesy, które wpływają na środowisko, ewoluują w czasie”.

InSight może pomóc nam znaleźć odpowiedź na to pytanie za pomocą swojego sejsmometru SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure), który będzie badał jak trzęsienia – które mogą być powodowane procesami innymi niż tektoniczne – przechodzą przez wnętrze Marsa. Zrozumienie warstw tworzących planetę pomoże naukowcom odtworzyć jak pył, metale i lody obecne we wczesnym układzie słonecznym, połączyły się w Czerwoną Planetę.

Każda skalista planeta zatrzymuje zapasy ciepła w swoim wnętrzu. Część ciepła zostaje uwięziona we wnętrzu w procesie formowania planety, reszta pochodzi z pierwiastków radioaktywnych ulegających rozpadowi. To ciepło następnie stopniowo przesuwa się ku powierzchni, topiąc kolejne warstwy skał, prowadząc do pękania skorupy i powstawania wulkanów uwalniających ogromne ilości związków lotnych.

Ciepło jest ważne z kilku powodów. Mogło odpowiadać za powstawanie gorących źródłem na wczesnych etapach historii Marsa, ogrzewając je spod powierzchni.  Mogło prowadzić do uwalniania pary wodnej przez wulkany, która następnie skraplała się tworząc strumienie i oceany.

Mierząc wewnętrzną temperaturę Marsa za pomocą próbnika HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package), InSight może wspomóc wyjaśnianie jak ciepło kształtowało powierzchnię planety na przestrzeni milionów lat.

Ciepło utrzymuje jądro planety w stanie ciekłym. Metale w tym jądrze generują prądy elektryczne wytwarzając przy tym pole magnetyczne. Owo pole magnetyczne jest swego rodzaju niewidzialną zbroją osłaniającą planetę i wszystkie formy życia na jej powierzchni, przed promieniowaniem.

Mars też kiedyś posiadał silne pole magnetyczne, wiele najstarszych fragmentów skorupy planety jest silnie namagnetyzowana. Jednak miliardy lat temu, większość tego pola zniknęła pozostawiając planetę bez żadnej osłony.

Aby lepiej zrozumieć dlaczego pole magnetyczne Marsa zniknęło, badacze z misji InSight chcą dowiedzieć się więcej o jądrze planety: To czy jądro jest ciekłe, stałe czy jest mieszaniną obu tych stanów może wpływać na wahania planety wokół osi, tak jak ciekłe żółtko w obracającym się surowym jajku powoduje większe odchylenia od osi niż stałe żółtko jajka ugotowanego.

Eksperyment radiowy RISE (Rotaton and Structure Experiment) pomoże naukowcom zmierzyć wahania Marsa. W połączeniu z danymi o warstwach i przepływie cieplnym planety, zebrane za jego pomocą dane pomogą poskładać historię utraty pola magnetycznego przez Marsa.

Wahania Marsa, aktywność tektoniczna oraz przepływ cieplny – wszystkie te cechy mogą wyjaśnić co sprawiło, że obie planety poszły różnymi drogami ewolucyjnymi, przez co tylko jedna z nich dzisiaj posiada idealne warunki do istnienia życia.

Źródło: NASA