Teadus ja tulevik

Teadlaste eksperiment selgitab, kuidas kadus Marsilt vesi

Planeet MarssFoto: Shutterstock

Rubriiki toetab

  • TalTechi Arengufond kutsub:
  • toeta Ukraina tudengite õpet.
  • Anneta siin!

On ammu teada, et kunagi olid Marsil ookeanid osaliselt tänu Maaga sarnasele kaitsvale magnetväljale. Magnetväli aga kadus ja uued uuringud võivad lõpuks selgitada, miks see nii juhtus. Teadlased taastasid tingimused, mis võisid Marsi tuumas miljardeid aastaid tagasi esineda, ja leidsid, et sulametall põhjustas tõenäoliselt lühikese magnetvälja, mis oligi määratud aja jooksul kaduma.

Marss on inimesi köitnud juba sajandeid. See on meile üks lähimaid planeete ja seda on uuritud igasuguste teaduslike instrumentidega erinevatel mehitamata kosmosesondidel, mis on seda uurinud ja jätkavad seda ka täna. Sellele vaatamata on Marsi kohta endiselt mõned vastuseta küsimused – vastused, mis võiksid valgustada isegi meie enda kauget minevikku ja tulevikku, arvestades, et Maa, Marss ja kõik meid ümbritsevad planeedid sündisid samast kosmilisest materjalist.

Kuidas magnetväli nii kiiresti haihtus?

Mõnele küsimusele Marsi kohta on juba vastatud. Näiteks teame, et paljud Marsi nähtavad omadused on tõestuseks, et sellel olid varem ookeanid ja kaitsev magnetväli. Tokyo ülikooli maa- ja planeediteaduse osakonna professor Kei Hirose peas oli aga eriti suur küsimus: Marsi ümber pidi olema magnetväli, kuid miks see seal oli ja miks see oli nii lühikest aega? Sooviga sellele küsimusele vastus leida uuris doktorant Shunpei Yokoo oma meeskonnaga Hirose laboris uudset viisi, kuidas testida midagi meist nii kaugel nii ajas kui ruumis.

“Maa magnetvälja juhivad kujuteldamatult suured sulametallide konvektsioonivoolud selle tuumas. Arvatakse, et teiste planeetide magnetväljad töötavad samamoodi,” ütles Hirose. “Kuigi Marsi sisemine koostis ei ole veel teada, viitavad meteoriitidest saadud tõendid, et tegemist on väävliga rikastatud sularauaga. Lisaks näitavad NASA InSighti sondi pinnal olevad seismilised näidud meile, et Marsi tuum on suurem ja vähem tihe, kui seni arvati. asjad viitavad täiendavate kergemate elementide (nt vesiniku) olemasolule. Selle detaili abil valmistame ette rauasulamid, mis meie arvates moodustavad tuuma, ja katsetame neid,” selgitas ta.

Katse hõlmas teemante, lasereid ja ootamatut üllatust. Yokoo valmistas proovi rauda, ​​väävlit ja vesinikku sisaldavast materjalist Fe-S-H, millest tema ja ta meeskond eeldas, et Marsi tuum kunagi koosnes. Nad asetasid selle proovi kahe teemandi vahele ja surusid selle infrapunalaseriga kuumutades kokku. Selle eesmärk oli simuleerida hinnangulist temperatuuri ja rõhku planeedi tuumas. Röntgen- ja elektronkiirtega tehtud proovivaatlused võimaldasid meeskonnal pildistada rõhu all sulamise ajal toimuvat ja isegi kaardistada, kuidas proovi koostis selle aja jooksul muutus.

“Olime väga üllatunud, nähes konkreetset käitumist, mis võib palju seletada. Algselt homogeenne Fe-S-H eraldus kaheks erinevaks vedelikuks, mille komplitseeritust pole seda tüüpi rõhkude all varem nähtud,” ütles Hirose. “Üks rauavedelikest oli väävlirikas, teine ​​​​vesinikurikas ja see on võtmetähtsusega Marsi ümbritseva magnetvälja sünni ja lõpuks surma selgitamisel,” lisas ta.

Vesinikurikas ja väävlivaene vedel raud, olles väiksema tihedusega, pidi tõusma kõrgemale tihedamast väävlirikkast ja vesinikuvaesest vedelast rauast, põhjustades konvektsioonivoolusid. Need hoovused, mis on sarnased Maa omadega, käivitasid magnetvälja, mis võimaldasid säilitada vesinikku Marsi ümbritsevas atmosfääris, mis omakorda võimaldasid veel vedelikuna eksisteerida. Siiski ei jäänud see kestma. Erinevalt Maa sisekonvektsioonivooludest, mis on äärmiselt kauakestvad, polnud pärast kahe vedeliku täielikku eraldumist enam magnetvälja juhtimiseks piisavalt voolu. Ja kui see juhtus, paiskus päikesetuul atmosfääris oleva vesiniku kosmosesse, mis viis veeauru lagunemiseni ja lõpuks Marsi ookeanide aurustumiseni. Ja see kõik toimus umbes 4 miljardit aastat tagasi.

Maa magnetväli püsib veel vähemalt miljard aastat

“Meie tulemusi silmas pidades kinnitab Marsi edasine seismiline uuring loodetavasti, et tuum on tõepoolest erinevates kihtides, nagu me ennustame,” ütles Hirose. “Kui see nii on, aitaks see meil lõpule viia kiviplaneetide, sealhulgas Maa moodustamise lugu, ja selgitada nende koostist. Ja te võite mõelda, et ka Maa võib ühel päeval oma magnetvälja kaotada, kuid ärge muretsege, seda ei juhtu vähemalt miljardi aasta pärast,” kinnitas ta.

Selles rubriigis vahendame maailma teadusuudiseid, tulevikuvaateid ning oma kõige põnevamaid tegemisi.

Populaarsed lood mujal Geeniuses

Ära jää ilma päeva põnevamatest lugudest

Telli Geeniuse uudiskiri

Saadame sulle igal argipäeval ülevaate olulisematest Geeniuse teemadest.