Kalandvágyó hegymászók, ideje elfelejteni a Mt. Everestet – álmodjunk a Marsról!
A Naprendszerben levő legmagasabb hegyek közül számos a Marson található. Ilyen például az Olympus Mons vulkán, mely kis híján háromszor olyan magas, mint a Mount Everest. Nincs messze a Tharsis hátságtól, ahol három ugyancsak fantasztikus vulkán uralja a látképet.
De milyen geológiai folyamatok alkották ezen formákat a Mars felszínén? A kutatókat régóta foglalkoztatja ez a kérdés – hamarosan pedig talán többet tudhatunk.
A NASA és a DLR (Német Légügyi és Űrkutatási Központ) elsőként tervezik megmérni a bolygó hőmérsékletét, vizsgálva a bolygó belsejéből feltörő hőáramokat és azt, hogyan módosítják ezek a bolygó geológiáját. A kiszökő hő detektálása lesz egyik fő feladata a NASA Jet Propulsion Laboratory (Kalifornia állam, Pasadena) vezette InSight missziónak (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport).
Ez az első olyan küldetés, amely a Mars mélyszerkezetét fogja kutatni. A bolygó belsejéből a felszín felé irányuló hőáramokat a Heat Flow és Physical Properties Package (HP3) elnevezésű hőszonda segítségével fogják vizsgálni. Ez az energia részben több mint 4 milliárd éve, a bolygó keletkezésekor záródott be, ezzel egyben megőrizve a Mars kialakulásának történetét. A belső energiának másik forrása pedig a kőzetek belsejében levő radioaktív elemek bomlása.
„A hőáramok, ahogy áthaladnak a bolygó köpenyén és kérgén, meghatározzák annak felszínformáit.” – mondta Sue Smrekar (JPL), a küldetés helyettes vezető kutatója, valamint a HP3 helyettes vezetője. “A bolygó geológiája főképp ennek a hőnek az eredménye. Az ősi vulkáni kitörések, melyek a Mars híresen magasan tornyosuló hegyeit alakították, ennek a hőáramnak köszönhetőek.“ – tette hozzá Smrekar.
Erről angol nyelvű videó itt tekinthető meg.
Vakondot a Marsra
Bár már léteznek modellek a Mars belső szerkezetére, az InSight mérései nyújtják az első lehetőségét, hogy valódi kézzelfogható képet kapjunk – úgy, hogy szó szerint benézünk a felszín alá.
Az InSight leszállásakor 2018. november 26-án a DLR eszközét, a HP3 hőszondát a Mars felszínére fogja helyezni. A vakond (mole) elnevezésű szonda ezután a felszín ütögetésével beássa magát, maga után vonva egy kábelköteget. A hőmérsékletet érzékelő szenzorok ebben a kábelkötegben helyezkednek el, feladatuk pedig a Mars természetes belső hőjének kimérése.
Ez nem egyszerű feladat, hiszen a vakondnak elég mélyre kell ásnia ahhoz, hogy elkerülje a marsi felszín durva hőmérséklet változásait. Sőt, még magának az InSight-nak a saját “testhője” is megzavarhatja a HP3 érzékeny mérőműszereit.
“Ha a vakond nem jut le elég mélyre, akkor is meg tudjuk mérni a hőmérséklet változásait.” – mondta a HP3 kutatás vezetője, Tilman Spohn (DLR). “Az adataink zajosabbak lesznek, de ki tudjuk vonni a napi és évszakos időjárás okozta hőingásokat, ha összevetjük a felszíni hőmérséklet méréseivel.”
A vakond nem csak le fogja ásni magát, hanem hőimpulzusokat is ki fog bocsátani. A kutatók ezzel azt fogják vizsgálni, milyen hamar lesz képes átmelegíteni a környező kőzeteket, amiből megállapítható a környező talaj hővezetése. Az összetömörült kőzetszemcsék (konglomerátum) jobban vezetik a hőt – ez a mérés pedig fontos lépés a Mars belső energiájának kiszámítása felé.
Főzzünk bolygót
A planetáris hőáramlás egy szemléletes példájához képzeljünk el a tűzhelyen egy fazék vizet!
Ahogy a víz melegszik, kitágul, lecsökken a sűrűsége és felemelkedik. A melegebb részek felfelé áramlásuk során hőt adnak le a környezetüknek, majd a felszínre érve lehűlnek és visszasüllyednek a fazék aljára, ahol ismét felmelegszenek. A hidegebb-forróbb részek folyamatos áramlását nevezzük konvekciónak. Ugyanez történik egy bolygó belsejében is, millió évek alatt úgymond “átkeverve” a kőzeteket.
Mint amikor a forrásban levő víz lelöki a fazék tetejét, a vulkánkitörés is úgy “löki le” a felszínt maga fölül, folyamatosan formálva a bolygó felszínét. A kőzetbolygók atmoszférája is jórészt a mélyből jövő vulkáni gázokból alakult ki. A nagy marsi száraz folyómedrek is feltehetőleg akkor alakulhattak ki, amikor a Tharsis hátság vulkánjainak gázai itt áramoltak fel a légkörbe. Ez a gáz vízgőzt is tartalmazott, ami lehűlve folyadékká vált, kialakítva a Tharsis hátság környező csatornáit.
Minél kisebb egy bolygó, annál gyorsabban veszíti el kezdeti hőjét. Mivel a Mars átmérője csak fele a Földének, tömege arányosan kb. tizede, ezért hőjének számottevő része korán elszökött. A marsi geológiai aktivitás, többek között a vulkanizmus is főként a bolygó életének első egymilliárd évében történt.
“Tudni szeretnénk, mi volt a mozgatórugója a korai vulkanizmusnak és a marsi klímaváltozásnak.” – mondta Spohn. “Mennyi hővel rendelkezett eredetileg a Mars? Mennyi maradt, ami a vulkanizmust mozgathatja?”
A NASA keringőegységei már adtak egy globális képet a bolygóról, ezzel lehetőséget nyújtva, hogy a Mars geológiáját felülről tanulmányozzák. A HP3 hőszondával viszont elérkezett az első alkalom arra, hogy belenézzünk a belsejébe is.
Amit a kutatók az InSight küldetés során felderítenek, nemcsak a Marsra lesz érvényes. Sokat fogunk megtudni arról, hogyan keletkezett az összes kőzetbolyó – benne például a Föld, a Hold és más csillagok bolygói is.
Itt megtekinhető, merre jár éppen az InSight, illetve elérhetők további információk is (angol nyelven).
A borítóképen az InSight útjának művészi ábrázolása látható (NASA/JPL-CALTECH).
