Jak jest zbudowane jądro Marsa?

Dane pozyskane przez misję NASA InSight wskazują, że wewnętrzne jądro Marsa jest stałe i jest ono otoczone płynnym jądrem zewnętrznym. Co sugeruje, że Czerwona Planeta ma strukturę wewnętrzną podobną do Ziemi.

.Odkrycia dokonane przez naukowców z University of Science and Technology of China, mają istotne znaczenie dla lepszego zrozumienia ewolucji Marsa. Miliardy lat temu planeta mogła mieć gęstszą atmosferę, która pozwalała na istnienie wody w stanie ciekłym na powierzchni. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature.

Jak opisują astronomowie, gęstsza atmosfera mogła być utrzymywana dzięki ochronnemu polu magnetycznemu, podobnego do tego, które posiada Ziemia. Jednak obecnie Mars nie posiada takiego pola. Naukowcy zastanawiali się, czy jego utrata doprowadziła z czasem do zniknięcia atmosfery na czerwonej planecie i przekształcenia ją w zimną, suchą pustynię, jaką jest dzisiaj.

Kluczową właściwością Ziemi, która pozwala na utrzymanie pola magnetycznego, jest to, że jej jądro ma stałe centrum i płynną powłokę zewnętrzną. Konwekcja w warstwie płynnej tworzy dynamo, wytwarzające pole magnetyczne. Pole to odpycha cząstki naładowane wyrzucane przez Słońce, uniemożliwiając zdmuchiwanie im atmosfery ziemskiej, co pozwala na utrzymanie warunków odpowiednich dla życia.

Na podstawie szczątkowej magnetyzacji skorupy Czerwonej Planety naukowcy uważają, że Mars miał kiedyś pole magnetyczne, prawdopodobnie dzięki strukturze wewnętrznej podobnej do ziemskiej. Jednak naukowcy uważają, że jądro Marsa musiało się ochłodzić i przestać się poruszać w pewnym momencie swojej historii.

Zdaniem badaczy, na powierzchni Czerwonej Planety znajduje się ogromna ilość dowodów na to, że kiedyś płynęła tam woda w stanie ciekłym, co sugeruje, że w przeszłości panowały tam bardziej sprzyjające życiu warunki. Wskazują na to minerały znajdujące się na dnie wyschniętych jezior lub sieci dolin wyrzeźbionych przez rzeki i strumienie. Jednak obecnie atmosfera marsjańska jest rzadka, a woda w stanie płynnym nie występuje.

Naukowcy we wcześniejszych badaniach wykorzystujących sejsmometry na lądowniku marsjańskim NASA InSight, wskazywali, że jądro Marsa jest płynne. Jednak najnowsze analizy sugerują, że wewnątrz płynnego centrum może również znajdować się warstwa stała.

Dokładny charakter wewnętrznej struktury Marsa pozostawał dłuższy czas tajemnicą. Astronomowie nie byli pewni czy kiedykolwiek była ona podobna do Ziemi – z dynamiczną warstwą płynną otaczającą stałe jądro, czy może mniejszy rozmiar Czerwonej Planety uniemożliwiał jej powstanie.

Aby zrozumieć, to jak ewoluował Mars, naukowcy musieli lepiej poznać to jak wygląda obecnie. Wiele misji zostało przeprowadzonych w tym celu, jedną z nich była należąca do NASA InSight, która została wysłana w celu zbadania aktywności sejsmicznej. W 2021 roku naukowcy z ETH Zurich opublikowali przełomowe badanie dotyczące danych zebranych przez lądownik. Przedstawili w nim analizę sposobu, w jaki fale sejsmiczne przechodzą przez wnętrze Marsa.

Po raz pierwszy astronomom udało się wykryć dowody na istnienie jądra i byli w stanie określić jego rozmiar i gęstość. Stworzyli oni model regionu centralnego z pojedynczą warstwą płynną, który był zarówno większy, jak i mniej gęstszy niż oczekiwano, i nie składał się ze stałego jądra wewnętrznego. Odkryty rozmiar był bardzo duży, około połowy promienia Marsa wynoszącego 1800 km, a jego niska gęstość sugerowała, że region centralny był wypełniony lżejszymi pierwiastkami, takimi jak węgiel, siarka i wodór. Ich ilość wpływała temperaturę topnienia jądra i na sposób jego krystalizacji w czasie, zwiększając prawdopodobieństwo, że pozostanie ono w stanie ciekłym.

Odkrycie stałego jądra wewnętrznego (o promieniu 610 km) w ramach nowego badania, wpływa na dotychczasowe rozumienie ewolucji Marsa. Samo jego istnienie wskazuje, że w miarę ochładzania się planety dochodziło do krystalizacji i krzepnięcia.

Jak opisują naukowcy, jądro Marsa jest bardziej podobne strukturą do ziemskiego, co wskazuje, że prawdopodobne jest, że w pewnym momencie historii Czerwonej Planety powstało w nim zjawisko dynamo. Na Ziemi to zmiany termiczne (cieplne) między stałym jądrem wewnętrznym, warstwą płynną i płaszczem powodują konwekcję w warstwie płynnej i tworzą zjawisko dynamo, które prowadzi do powstania pola magnetycznego.

Nowe badanie jest doskonałym przykładem postępu w gromadzeniu i analizie danych naukowych. InSight wylądowała na Marsie w listopadzie 2018 r., a ostatni kontakt z Ziemią miała w grudniu 2022 r. Pierwotnie nie wykluczano istnienia stałego jądra wewnętrznego, ale dopiero głębsza analiza danych i wybór określonych typów zdarzeń sejsmicznych, w pewnej odległości od sondy InSight w ramach nowej analizy pomogło odkryć jak naprawdę może wyglądać wnętrze Czerwonej Planety. Astronomowie w nowym badaniu stwierdzili, że siła sygnału analizowanych danych nie była wystarczająca, aby można ją było wykorzystać do identyfikacji fal sejsmicznych przekraczających granicę jądra wewnętrznego. Był to dobry pierwszy pomiar jądra Marsa, ale pozostawił otwartą kwestię dodatkowych warstw i struktury.

.Jak podkreślają badacze, zrozumienie wewnętrznej struktury planet w Układzie Słonecznym ma kluczowe znaczenie dla opracowania koncepcji dotyczących ich powstawania, rozwoju i ewolucji.

Oprac. EG