Den røde planet er ikke længere en død verden
De nyeste analyser af data fra NASAs missioner viser noget overraskende: Mars er langt fra en livløs klump sten. Noget bevæger sig dybt inde i planeten, forskyver masse og justerer bogstaveligt talt Mars' kosmiske ur.
Siden Viking-sonderne i 1970'erne har forskere målt Mars' rotationshastighed med ekstremt høj præcision. Resultaterne fra de seneste årtiers målinger afslører en tydelig tendens — planeten drejer sig støt hurtigere, og dens dag bliver gradvist kortere.
En marsdag bliver kortere med brøkdele af millisekunder
Mars-dagen forkortes med cirka 7,6 × 10⁻⁴ millisekunder om året. Det er en brøkdel af et tusindedels millisekund, men tendensen er stabil og veldokumenteret. For et menneske er forskellen fuldstændig umærkelig, men i geologisk målestok kræver en sådan effekt betydelige masseforskydninger inde i planeten.
Fysikken er uomtvistelig: når masse flyttes tættere på rotationsaksen, falder inertialmomentet, og planeten begynder at rotere hurtigere. Det er præcis det samme, som en kunstløber gør, når vedkommende trækker armene ind til kroppen for at udføre en hurtigere pirouette.
På Mars betyder det én ting: masse inde i planeten forskydes på en måde, der tidligere er blevet undervurderet. For at forstå hvad der egentlig foregår, kombinerede et forskerhold fra Delft University of Technology og Universitetet i Utrecht gravitationsdata fra orbiterende sonder med seismiske oplysninger fra InSight-missionen. Resultatet overraskede selv geofy sikerne.
Under Tharsis svæver en gigantisk boble af lettere materiale
Nøglen til mysteriet ligger under Tharsis — en kolossal vulkansk højslette, der i udstrækning nogenlunde svarer til Afrika. Det er netop her, Olympus Mons rejser sig, det højeste kendte bjerg i Solsystemet, der strækker sig mere end 21 kilometer op.
En så enorm koncentration af masse forvrænger Mars' tyngdefelt. Satellitter i kredsløb accelererer en smule, når de flyver hen over Tharsis, og bremser igen, når de fjerner sig. Fra disse subtile ændringer kan man aflæse strukturen af masse inde i planeten.
De modeller, forskerne udviklede, kunne længe ikke stemme overens med observationerne. Uanset hvordan de justerede skalens tykkelse og stivhed, var der altid et resterende gravitationssignal, som ikke kunne forklares af overfladiske strukturer. Dette antydede, at kilden befandt sig dybt nede i planetens kappe.
Den bedst passende løsning er et enormt område med lavere massefylde end den omgivende kappe. Ifølge estimaterne:
- befinder det sig i en dybde på cirka 1.200 kilometer
- har en diameter på omkring 1.500 kilometer
- har en tykkelse på ca. 400 kilometer
- er ca. 60 kilogram pr. kubikmeter mindre tæt end det omgivende materiale
- ligner en skive af varmere, lettere masse
- opfører sig som en luftboble i vand, der forsøger at stige op
- svarer strukturelt til en mantlefjer kendet fra Jorden
- nærer vulkansk aktivitet via en vertikal strøm af varmere materiale
Den svævende masse under Tharsis ændrer fordelingen af materiale inde i Mars. Det er netop denne omstrukturering, der forklarer den observerede acceleration af planetens rotation. Forskerne fra de nederlandske universiteter formåede at forbinde disse fund med langsigtede målinger og skabe en sammenhængende model af den røde planets dynamiske indre.
Hvordan InSight-missionen hjalp med at kigge ind i Mars' kerne
Inden InSight-landingsfartøjet i 2018 landede på sletten Elysium Planitia, mindede modellerne for Mars' indre struktur mere om gætteri end videnskab. Hårde data manglede: estimaterne for skaltykkelsen spændte fra 24 til 72 kilometer, hvilket gav enorm frihed til at tilpasse gravitationsmodellerne.
InSight's præcise seismometer ændrede situationen grundlæggende. Analysen af marsiske jordskælv gjorde det muligt at estimere den gennemsnitlige skaltykkelse, kappens massefylde og størrelsen af planetens kerne. Takket være disse målinger kunne planetmodellen præciseres med konkrete tal.
Følsomhedsanalysen viser, at den gennemsnitlige tykkelse af Mars' skal er cirka 55 kilometer, og at dens massefylde er omkring 3.050 kilogram pr. kubikmeter. Litosfæren — den faste ydre skal — har en elastisk tykkelse tæt på 100 kilometer.
Kombinationen af disse data med tyngdefeltskort gav en helt ny kvalitet. En model, der tager højde for både litosfærens bøjning og strømninger i kappen, reproducerer Mars' globale tyngdefelt langt bedre end tidligere tilgange. Og vigtigst af alt efterlader den et karakteristisk resterende signal i Tharsis-området, der kræver tilstedeværelsen af en dyb, lettere struktur. Forskere fra NASA og europæiske institutioner kombinerede orbital- og overfla dedata til at skabe det hidtil mest præcise billede af Mars' indre i planetforskningens historie.
Mars kan stadig være en geologisk aktiv planet
Indikationen om, at en aktiv mantlefjer arbejder under Tharsis, ændrer fundamentalt billedet af Mars. I årevis betragtede mange forskere den røde planet som en forstenet verden: for længst udslukte vulkaner, sporadiske rystelser og et langsomt afkølende indre.
Hvis varmt materiale stadig svæver i kappen, kan historien se anderledes ud. Vulkaner, der har været tavse i millioner af år, behøver ikke nødvendigvis at have afsluttet deres aktivitet for evigt. Hastigheden af en sådan strukturs opadgående bevægelse synes at stemme overens med rytmen af vulkanske episoder registreret i Mars' geologi.
Visse marsiske meteoritter — de såkaldte shergottitter — tyder på relativt unge udbrud, der tæller i titusinder af millioner år. Netop sådan en mantlefjer kan være deres fælles kilde. Forskere fra Institut de Physique du Globe de Paris og andre institutioner undersøger, om disse meteoritter bærer spor af varmere materiale fra planetens dybder.
Spørgsmålet er: foregår denne proces stadig, eller observerer vi blot dens aftagende fase? De nuværende data giver ikke mulighed for et entydigt svar. Studiernes forfattere foreslår en ny mission — en sonde udelukkende dedikeret til meget præcise målinger af ændringer i Mars' tyngdefelt over tid. Bevægelsen af en så stor, mindre tæt struktur bør langsomt modificere planetens tyngdekraft, hvilket ville give en direkte test af denne hypotese.
Hvad disse opdagelser betyder for fremtidige missioner og liv i rummet
Erkendelsen af, at Mars stadig skjuler aktive processer i sit indre, har flere praktiske dimensioner. Hvis planeten ikke er fuldstændig uddød, kan den bevare varme i større dybder i længere tid. Det påvirker cirkulationen af potentielt vand i skallen og kappen, langsigtet lagring af geotermisk energi samt den kemiske stabilitet af bjergarter, der har betydning for livets opståen og overlevelse.
Et mere aktivt indre betyder også, at Mars' landskab på meget lange tidsskalaer stadig kan ændre sig. Fremtidige generationer af sonder og en dag også bemandede missioner vil ankomme til en planet, der er mindre forudsigelig end hidtil antaget. Mindre jordskælv, lokale zoner med øget varmestrøm eller endog fjernreaktivering af vulkanisme er scenarier, som missionsingeniører vil skulle tage i betragtning.
Ud fra et planetvidenskabeligt perspektiv bliver Mars et fremragende sammenligningslaboratorium. Jorden, Venus og Mars repræsenterer tre forskellige udviklingsforløb for stenplaneter. En forståelse af, hvorfor Mars er afkølet markant, men ikke fuldstændigt, kan hjælpe med at vurdere, hvilke betingelser der understøtter langvarig geologisk aktivitet — og om det kan forbindes med chancer for liv.
Det er også værd at bemærke, at rotationsaccelerationen, om end mikroskopisk, er et vedvarende signal om processer, der foregår under overfladen. For forskerne er det noget i retning af planetens puls. Så længe den ændrer sig, sker der ting inde i Mars, som kan overvåges over tid med tilstrækkeligt følsomme instrumenter.
Hvad disse opdagelser betyder for fremtidig bosætning på den røde planet
For fremtidige beboere på Mars — hvis de en dag dukker op — kan disse processer udgøre både en trussel og en mulighed. Geotermisk energi kunne forsyne baser i områder med øget varmestrøm. På den anden side indebærer tektonisk eller vulkansk aktivitet altid en risiko.
Ny forskning viser, at planlægningen af kolonier på en evigt død Mars kan være en illusion. Planeten udfører konstant en subtil, men reel bevægelse i retning af større dynamik — bogstaveligt og billedligt talt. Forskere fra California Institute of Technology og Jet Propulsion Laboratory understreger, at forståelsen af disse processer vil være afgørende for sikkerheden af eventuelle menneskelige bosættelser på Mars.
