Dlaczego gleba na Marsie przypomina skorupę

Naukowcy po wysłaniu misji InSight na Marsa, odkryli, że tamtejsza gleba jest niezwykle twarda i przypomina skorupę. Analiza danych pozyskanych w czasie wykonywania odwiertów przez lądownik, wskazuje, że prawdopodobnie odpowiada za to sól.

.Dnia 26 listopada 2018 r. misja NASA Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy, and Heat Transport (InSight) wylądowała na Marsie. Pierwszy lądownik wyposażony w aparaturę naukową została wysłana na powierzchnię w celu zbadania wnętrza czerwonej Planety.

Jednym z najważniejszych instrumentów wykorzystywanych przez InSight był HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package) – urządzenie znane również jako „Marsjański Kret”, mierzyło przepływ ciepła z głębi planety przez cztery lata.

.HP3 został zaprojektowany do kopania do pięciu metrów w głąb powierzchni, aby wykryć ciepło wewnątrza Marsa. Niestety, instrument miał trudności z kopaniem, co zaskoczyło naukowców i ostatecznie czujniki zostały umieszczone tuż pod powierzchnią. Jednak udało się zebrać istotne dane na temat dziennych i sezonowych zmian pod powierzchnią.

Analiza tych danych przez naukowców z German Aerospace Center (DLR) dostarczyła nowych informacji na temat tego, dlaczego marsjańska gleba jest twarda i przypomina skorupę Według ich ustaleń, temperatury w górnych 40 cm marsjańskiej powierzchni prowadzą do tworzenia się warstw soli, które utwardzają glebę. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Geophysical Research Letters.

Dane termiczne uzyskane z wnętrza mogą być integralną częścią zrozumienia ewolucji geologicznej Marsa i odpowiedzi na teorie dotyczące jego jądra. Astronomowie podejrzewają, że aktywność geologiczna na Marsie w dużej mierze ustała pod koniec okresu hesperyjskiego (około 3 miliardy lat temu), chociaż istnieją dowody na to, że lawa wciąż jest tam obecna.

Było to prawdopodobnie spowodowane szybszym chłodzeniem wnętrza Marsa ze względu na jego mniejszą masę i niższe ciśnienie. Naukowcy wskazują, że spowodowało to zestalenie się zewnętrznego jądra Marsa, podczas gdy jego wewnętrzne stało się płynne – nie zostało to jednak potwierdzone.

Porównując temperatury podpowierzchniowe uzyskane przez InSight z powierzchniowymi, badacze byli w stanie zmierzyć szybkość transportu ciepła w skorupie (dyfuzyjność termiczna) i przewodność cieplną. Na tej podstawie mogli oszacować to jak gęsta jest marsjańska gleba.

Naukowcy odkryli, że gęstość górnych 30 cm gleby jest porównywalna z piaskiem bazaltowym – coś, czego nie przewidywano na podstawie danych z orbitera. Materiał ten jest powszechny na Ziemi i powstaje w wyniku wietrzenia skał wulkanicznych bogatych w żelazo i magnez. Pod tą warstwą, gęstość gleby była porównywalna do skonsolidowanego piasku i grubszych fragmentów bazaltu.

„W ciągu siedmiu marsjańskich dni mierzyliśmy przewodność cieplną i wahania temperatury w krótkich odstępach czasu. Ponadto stale mierzyliśmy najwyższe i najniższe dzienne temperatury podczas drugiego marsjańskiego roku. Średnia temperatura na głębokości 40 centymetrów, gdzie znajdowała się sonda termiczna wynosiła -56 stopni Celsjusza. Zapisy te, dokumentujące krzywą temperatury w cyklach dobowych i wahaniach sezonowych, były pierwszymi tego rodzaju na Marsie” – mówi Tilman Spohn z DLR.

Astronomowie odkryli, że temperatura gruntu zmieniała się tylko o 5 do 7 stopni Celsjusza w ciągu marsjańskiego dnia, co stanowi niewielki ułamek zmian obserwowanych na powierzchni – od 110 do 130 stopni Celsjusza.

Zarejestrowano sezonowe wahania temperatury na poziomie 13 stopni Celsjusza utrzymujące się poniżej punktu zamarzania wody na Marsie w warstwach przy powierzchni. Pokazuje to zdaniem badaczy, że marsjańska gleba jest doskonałym izolatorem, znacznie zmniejszającym duże różnice temperatur na niewielkich głębokościach.

Wpływa to na różne właściwości fizyczne marsjańskiej gleby, w tym elastyczność, przewodność cieplną, pojemność cieplną, ruch materiału w jej wnętrzu oraz prędkość, z jaką mogą przez nią przechodzić fale sejsmiczne.

„Temperatura ma również silny wpływ na reakcje chemiczne zachodzące w glebie, na wymianę z cząsteczkami gazu w atmosferze, a zatem także na potencjalne procesy biologiczne dotyczące możliwego życia mikrobiologicznego na Marsie. Te spostrzeżenia dotyczące właściwości i wytrzymałości marsjańskiej gleby mają również szczególne znaczenie dla przyszłej eksploracji Marsa przez człowieka” – podkreśla Spohn.

.Szczególnie interesujące, jak zaznaczają naukowcy, było to, w jaki sposób wahania temperatury pozwalają na tworzenie się solanki przez 10 godzin dziennie (gdy w atmosferze jest wystarczająca ilość wilgoci) zimą i wiosną. Dlatego też jej krzepnięcie jest najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem dla warstwy przypominającej skorupę pod powierzchnią. Informacje te mogą okazać się bardzo przydatne, gdy przyszłe misje będą próbować dostać się pod powierzchnię, aby dowiedzieć się więcej o historii Czerwonej Planety.

Oprac. EG