Mazais Marsa izmērs ierobežoja tā apdzīvojamību

Sarkanīga, bet Zemei līdzīga planēta ar okeāniem un zvaigznēm fonā.

Mākslinieka Marsa koncepcija, kāda tā varētu izskatīties, ja tai kādreiz būtu okeāni. Attēls, izmantojot NASA Zemes observatoriju/ Džošua Stīvensa/ NOAA Nacionālais vides satelīts, datu un informācijas dienests/ NASA/ JPL-Caltech/ USGS/ Šons Garsija/Vašingtonas universitāte Sentluisā.


Vai uz Marsa ir bijusi dzīvība? Mēs joprojām droši nezinām. Notiekošssecinājumusno roveriem, desantniekiem un orbītiem liecina, ka planēta agrāk bija apdzīvojama - piemērota dzīvei. Protams, apdzīvojams nenozīmēapdzīvota. Uncik apdzīvojamsun parcik ilgi? Šie ir galvenie jautājumi, uz kuriem zinātnieki vēlas atbildēt. 2021. gada 20. septembrī Vašingtonas universitātes Sentluisā pētnieki izlaida jaunu pētījumu, kas liecina, ka, lai gan Marss ir apdzīvojams kādu laiku, tā mazais izmērs nozīmēja, ka tā iespējamā apdzīvojamība jau no paša sākuma ir ierobežota.

Therecenzētskonstatējumi bijapublicētsiekšNacionālās Zinātņu akadēmijas raksti20. septembrī. Pilna teksta versija ir arīpieejamsno 2021. gada Mēness un planētu zinātnes 52. konferences.


Zemes un Marsa kosmosa fotogrāfijas blakus, uz melna fona, un Zeme ir daudz lielāka.

Marsa mazākais izmērs nekā Zeme nozīmēja, ka tas nespēja noturēt lielāko daļu ūdens un atmosfēras. Attēls caurNASA.

Maz vai nav virszemes ūdens? Vaino Marsa mazo izmēru

Kādreiz uz Marsa virsmas bija daudz ūdens, kā to apstiprinājušas dažādas misijas uz planētu. Tur bija upes, ezeri un varbūt pat okeāns. Tātad, kas ar viņiem notika? Vispārējais skaidrojums ir tāds, ka planētas atmosfēra vēlāk kļuva pārāk plāna un auksta, lai uz virsmas noturētu šķidru ūdeni. Tas, iespējams, ir saistīts ar Marsa agrīnā magnētiskā lauka zudumu. Ir arī pierādījumi, ka daļa ūdens vai pat lielākā daļa šī ūdens ir tagadsaistītsplanētas garozā, iesprostota minerālos.

Tomēr Marsa ūdens zuduma pamatā esošais iemesls var būt vēl vienkāršāks: planēta vienkārši bija pārāk maza, lai sāktu. Pēc pētnieku domām, planēta nebija pietiekami masīva, lai turpinātu turēt visu savu ūdeni. KāKungs Vangs, jaunā darba galvenais autors,paskaidroja:

Marsa liktenis tika izlemts no paša sākuma. Iespējams, ir slieksnis akmeņainu planētu lieluma prasībām, lai saglabātu pietiekami daudz ūdens, lai nodrošinātu apdzīvojamību unplākšņu tektonika, kura masa pārsniedz Marsa masu.




Sarkanīgi akmeņaina planēta ar tumšiem plankumiem un spilgti baltu polāro cepuri apakšējā labajā stūrī.

Reiz Marsa virspusē bija lietus, upes, ezeri un varbūt pat okeāni. Mūsdienās tas ir auksts un sauss tuksnesis, kurā ir tikai ledus, sals un ūdens tvaiki. Šis globālais skats ir aptuveni 100 attēlu kopums noVikingsorbiters. Attēls caur NASA/JPL-Caltech/ USGS.

Kālija izmantošana Marsa apdzīvojamības novērtēšanai

Kā Vangs un viņa kolēģi noteica, ka Marsa mazajam izmēram bija liela ietekme uz tā apdzīvojamību? Viņi studējaizotopikālija minerālu 20 dažādosMarsa meteorīti. To darot, viņi varēja novērtēt to klātbūtni, izplatību un pārpilnībugaistošselementi, piemēram, ūdens.

Tas, ko viņi atrada, bija interesants. Sākotnējās veidošanās laikā Marss zaudēja vairāk kālija un citu gaistošo vielu nekā Zeme, bet saglabāja vairāk šo gaistošo vielu nekā Mēness un asteroīds4-Vesta. Šie divi ķermeņi tika izmantoti salīdzināšanai, jo abi ir mazāki un sausāki nekā Marss. Rezultāti nozīmēja galīgu korelāciju starp ķermeņa izmēru un kālija izotopu sastāvu.

Saskaņā ar līdzautoruKetrīna Loddera:


Ilgstošs jautājums ir bijis iemesls gaistošo elementu un to savienojumu daudzumam diferencētās planētās daudz mazāk nekā primitīvos nediferencētos meteorītos. K izotopu kompozīciju korelācijas atklāšana ar planētas gravitāciju ir jauns atklājums ar nozīmīgu kvantitatīvu ietekmi uz to, kad un kā diferencētās planētas saņēma un zaudēja gaistošās vielas.

Marsa meteorītu ķīmiskās norādes

Vangs piebilda:

Marsa meteorīti ir vienīgie mums pieejamie paraugi, lai izpētītu beztaras Marsa ķīmisko sastāvu. Šo Marsa meteorītu vecums svārstās no vairākiem simtiem miljonu līdz 4 miljardiem gadu, un tie reģistrēja Marsa gaistošo evolūcijas vēsturi. Izmērot vidēji gaistošu elementu, piemēram, kālija, izotopus, mēs varam secināt beztaras planētu gaistošās izsīkšanas pakāpi un salīdzināt dažādus Saules sistēmas ķermeņus.

Nav apstrīdams, ka uz Marsa virsmas agrāk bija šķidrs ūdens, bet to, cik daudz ūdens kopumā bija kādreiz Marsā, ir grūti noteikt, izmantojot tikai tālvadības un roveru pētījumus. Tur ir daudz modeļu, lai noteiktu lielāko ūdens daudzumu Marsā. Dažās no tām agrīnais Marss bija pat mitrāks par Zemi. Mēs neticam, ka tas tā bija.


Smaidošs vīrietis ar īsiem tumšiem matiem un neskaidru fonu aiz muguras.

Kungs Vangs Vašingtonas universitātē Sentluisā vadīja jauno pētījumu par Marsa mazā izmēra lomu planētas apdzīvojamības noteikšanā. Attēls caurVašingtonas universitāte Sentluisā.

Ietekme uz eksoplanētām

Pētījums varētu ietekmēt arī citas planētas, izņemot Marsu; jo īpaši, pareksoplanētas, pasaules, kas riņķo ap tālām zvaigznēm. Turklāt, ja planēta atrodas pārāk tuvu savai zvaigznei, šai planētai ir grūtāk saglabāt gaistošās vielas, piemēram, ūdeni. Tas ir saistībā arapdzīvojama zona, kur temperatūra var ietekmēt planētas apdzīvojamību. Ja planēta ir pārāk tuvu savai zvaigznei, šķidram ūdenim tā būs pārāk karsta. Ja tas ir pārāk tālu, ūdens, iespējams, būtu ledus formā. Saskaņā arKlauss MezgersBernes universitātes Šveices Kosmosa un dzīvesvietas centrā:

Šajā pētījumā uzsvērts, ka ir ļoti ierobežots izmēru diapazons, lai planētām būtu tikai pietiekami daudz, bet ne pārāk daudz ūdens, lai attīstītu apdzīvojamu virsmas vidi. Šie rezultāti palīdzēs astronomiem meklēt apdzīvojamas eksoplanētas citās Saules sistēmās.

Gan izmērs, gan attālums ir svarīgi dzīvošanai

Šķiet, ka tad, kad runa ir par planētas iespējamo apdzīvojamību, jāņem vērā gan lielums, gan attālums no zvaigznes. Šajā ziņā Zeme būtu šajā jaukā vietā; nav pārāk mazs un atrodas saules apdzīvojamā zonā.

Vangateica:

Eksoplanētas lielums ir viens no parametriem, ko ir visvieglāk noteikt. Pamatojoties uz izmēru un masu, mēs tagad zinām, vai eksoplanēta ir dzīvības kandidāts, jo pirmās kārtas noteicošais faktors gaistošajai aizturei ir izmērs.

Pamatojoties uz jaunajiem atklājumiem, šķiet, ka nabadzīgais Marss jau no paša sākuma bija neizdevīgā situācijā apdzīvojamības ziņā. Bet cerība uz atklājumiem dzīvības pēdas nav pazudušas. Mums vienkārši jāturpina meklēt, un jo vairāk mums ir zināšanu par Marsa pagātni, jo gudrāk mēs varam veikt šo meklēšanu.

Cimdota roka, kas laboratorijā tur nelielu stikla burku virs skalas.

Marsa meteorīta paraugs tiek pārbaudīts Vangas laboratorijā Vašingtonas universitātē Sentluisā. Attēls caurVašingtonas universitāte Sentluisā.

Apakšējā līnija: Marss kādreiz bija mitra un apdzīvojama pasaule, un kas notika, lai to mainītu? Saskaņā ar jaunu pētījumu no Vašingtonas universitātes Sentluisā, Marsa mazais izmērs, iespējams, ir vainojams, kāpēc tas zaudēja lielāko daļu ūdens un atmosfēras.

Avots: Marsa kālija izotopu sastāvs atklāj planētu gaistošo aiztures mehānismu

Avots (pilns teksts): Marsa kālija izotopu sastāvs atklāj planētu gaistošās aiztures mehānismu

Caur Vašingtonas universitāti Sentluisā