Badając skaliste światy poza Układem Słonecznym, naukowcy używają Marsa jako laboratorium na skalę planetarną.
Jak długo skalista planeta, podobna do Marsa, mogłaby nadawać się do zamieszkania, gdyby krążyła wokół czerwonego karła? Misja NASA Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN), która bada naszego sąsiada od listopada 2014 r., Pomoże odpowiedzieć na to trudne pytanie.
„Obserwacje misji MAVEN wskazują, że Czerwona Planeta stopniowo straciła znaczną część swojej atmosfery, a to zmieniło panujące na niej warunki” - mówi David Brain, naukowiec z misji MAVEN na University of Colorado (USA).
Laboratorium planetarne
Badając skaliste światy poza Układem Słonecznym, naukowcy używają Marsa jako laboratorium na skalę planetarną. Na jesiennym spotkaniu Amerykańskiej Unii Geofizycznej 13 grudnia 2017 r. W Nowym Orleanie w USA David Brain podzielił się z kolegami, w jaki sposób dane MAVEN wpłyną na określenie zdolności do życia planet skalistych krążących wokół odległych gwiazd.
Statek kosmiczny MAVEN. Kredyt: NASA.
MAVEN ma na pokładzie zestaw instrumentów, które mierzą utratę marsjańskiej atmosfery. Badania pokazują, że większość z nich uciekła w kosmos „dzięki” połączeniu procesów chemicznych i fizycznych, a dane z instrumentów dostarczają wskazówek, jaką rolę odegrał każdy z nich.
Film promocyjny:
W ciągu ostatnich trzech lat Słońce doświadczyło okresów wzrastającej i malejącej aktywności, podczas gdy na Marsie wystąpiły burze słoneczne, rozbłyski słoneczne i koronalne wyrzuty masy. Zmiany te dały MAVENowi wyjątkową okazję do obserwacji zachowania atmosfery w różnych warunkach.
Czerwony karzeł i hipotetyczny Mars
David Brain i jego koledzy zastosowali tę wiedzę do hipotetycznej planety podobnej do Marsa, krążącej wokół czerwonego karła (najobficiej występującej klasy gwiazd w naszej galaktyce). Sugerowali, że egzoplaneta, podobnie jak Mars, znajduje się na skraju strefy nadającej się do zamieszkania. Ale ponieważ czerwone karły są słabsze od Słońca, ich ekosfera jest znacznie bliżej. Okazało się, że ze względu na ekstremalne promieniowanie ultrafioletowe gwiazdy i bliską orbitę planeta otrzyma 5-10 razy więcej promieniowania UV niż Mars. Zwiększa to ilość dostępnej energii dla procesów odpowiedzialnych za ucieczkę do atmosfery.
Położenie hipotetycznego Marsa w ekosferze krążącej wokół czerwonego karła w porównaniu z lokalizacją prawdziwego Marsa w Układzie Słonecznym. Źródło: Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda NASA.
Na podstawie danych z MAVEN naukowcy obliczyli, że atmosfera egzomarów może stracić 3-5 razy więcej naładowanych cząstek w procesie zwanym wyciekiem jonów i 5-10 razy więcej neutralnych cząstek w wyniku ucieczki fotochemicznej. Ponadto, ponieważ w atmosferze będzie wiele naładowanych cząstek, zacznie ona „rozpylać”. Proces rozpylania jest podobny do gry w bilard: naładowane cząsteczki zderzają się z cząsteczkami, wypychając niektóre z nich w kosmos, a inne popychając je na sąsiadów. Ta reakcja łańcuchowa znacznie zwiększa szybkość utraty atmosfery. Wreszcie, hipotetyczna planeta stanie w obliczu utraty lekkich cząsteczek, takich jak wodór.
Ogólnie rzecz biorąc, znalezienie hipotetycznego Marsa na skraju ekosfery spokojnego czerwonego karła może skrócić żywotność około 5-20 razy. Jeśli planeta zostanie umieszczona w aktywnym systemie czerwonych karłów, okres ten zostanie skrócony o około 1000 razy.
Okoliczności łagodzące
Niemniej jednak David Brain rozważył najgorszy scenariusz, umieszczając Marsa pośrodku czerwonego karła. Na innej planecie mogą występować pewne czynniki łagodzące, takie jak aktywne procesy geologiczne, pole magnetyczne lub większe rozmiary. Wszystko to pozwala na uzupełnienie, ochronę i utrzymanie atmosfery na dłuższy czas.
„Możliwość zamieszkania odległych światów jest jednym z najważniejszych tematów astronomii, a te szacunki pokazują jeden ze sposobów wykorzystania wiedzy o Marsie i Słońcu w poszukiwaniu życia we Wszechświecie” - podsumował Bruce Yakoski, główny badacz MAVEN na Uniwersytecie Kolorado (USA).
Roman Zacharow