Πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, ο Άρης ήταν κάποτε ένα πολύ διαφορετικό μέρος από το κρύο και αποξηραμένο μέρος που είναι σήμερα. Βασικά, είχε μια πιο παχιά, πιο ζεστή ατμόσφαιρα και υγρό νερό που έρεε στην επιφάνειά του, ίσως και ζωή! Ο λόγος για αυτό είναι επειδή, όπως και η Γη, ο Άρης είχε ένα πλανητικό μαγνητικό πεδίο που δημιουργήθηκε από τη δράση στον πυρήνα του. Όταν όμως αυτό το πεδίο εξαφανίστηκε, τα πράγματα άρχισαν να αλλάζουν άρδην!
Για χρόνια, οι επιστήμονες πίστευαν ότι αυτό το πεδίο εξαφανίστηκε πριν από περισσότερα από 4 δισεκατομμύρια χρόνια, με αποτέλεσμα η ατμόσφαιρα του Άρη να απογυμνώνεται αργά από τον ηλιακό άνεμο. Αλλά σύμφωνα με νέα έρευνα υπό την ηγεσία του Πανεπιστημίου της Βρετανικής Κολομβίας (UBC) έχει θέσει νέους περιορισμούς για το πότε εξαφανίστηκε αυτό το μαγνητικό πεδίο, υποδεικνύοντας ότι το μαγνητικό πεδίο του Άρη υπήρχε νωρίτερα (και διήρκεσε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια περισσότερο) από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.
Η μελέτη που περιγράφει τα ευρήματά τους, τα οποία δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο περιοδικό Προόδους της Επιστήμης ,Διευθύνθηκε από την Anna Mittelholz – μεταδιδακτορική υπότροφο στο Τμήμα Επιστημών Γης, Ωκεανών και Ατμόσφαιρας του UBC. Μαζί της ήταν η Catherine Johnson, ανώτερη επιστήμονας στο Ινστιτούτο Πλανητικής Επιστήμης (PSI), και μια διεθνής ομάδα ερευνητών.
Κάποτε, ο Άρης είχε ένα μαγνητικό πεδίο παρόμοιο με τη Γη, το οποίο εμπόδιζε την ατμόσφαιρά του να απογυμνωθεί. Πίστωση: NASA
Όπως και η Γη, το παγκόσμιο μαγνητικό πεδίο του Άρη πιστεύεται ότι ήταν το αποτέλεσμα ενός φαινομένου δυναμό που προκλήθηκε από δράση στον πυρήνα του. Αυτό συμβαίνει όταν ένας υγρός εξωτερικός πυρήνας περιστρέφεται γύρω από έναν συμπαγή εξωτερικό πυρήνα, στην αντίθετη κατεύθυνση της περιστροφής του πλανήτη. Δυστυχώς, το μαγνητικό πεδίο εξαφανίστηκε, γεγονός που προκάλεσε την απογύμνωση της ατμόσφαιρας του πλανήτη με την πάροδο του χρόνου σε σημείο που έγινε εξαιρετικά λεπτή (όπως είναι σήμερα).
Οι επιστήμονες το αποδίδουν στη χαμηλότερη μάζα και πυκνότητα του Άρη (σε σύγκριση με τη Γη) που είχε ως αποτέλεσμα την ταχύτερη ψύξη του εσωτερικού του. Αυτό έκανε τον εξωτερικό πυρήνα του πλανήτη να γίνει συμπαγής, αναχαιτίζοντας έτσι το φαινόμενο δυναμό του Άρη. Εν τω μεταξύ, ο εσωτερικός πυρήνας του πιστεύεται ότι βρίσκεται σε υγρή κατάσταση επειδή η πίεση στο εσωτερικό του Άρη είναι πολύ χαμηλή για να τον κάνει να στερεοποιηθεί.
Στο παρελθόν, οι επιστήμονες βασίστηκαν στη μελέτη μαγνητισμένων πετρωμάτων πάνω και κάτω από την επιφάνεια του Άρη για να ανασυνθέσουν την ιστορία του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη - ιδιαίτερα των πετρωμάτων λάβας. Αυτός ο τύπος βράχου προέρχεται από τον μανδύα του πλανήτη και στη συνέχεια έρχεται στην επιφάνεια μέσω ηφαιστειακής δραστηριότητας και επανεμφάνισης. Καθώς η λάβα εκτίθεται στην επιφάνεια και ψύχεται, τα ορυκτά της ευθυγραμμίζονται με το παγκόσμιο μαγνητικό πεδίο.
Αφού εξέτασαν μαγνητισμένα δείγματα επιφανειακών πετρωμάτων, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι ένα δυναμό ήταν ενεργό μεταξύ 4,3 και 4,2 δισεκατομμυρίων ετών πριν. Ωστόσο, δείγματα πετρωμάτων που ελήφθησαν από τρεις μεγάλες λεκάνες – την Ελλάς, την Αργύρη και τον Ισίδη – που σχηματίστηκαν πριν από 3,9 δισεκατομμύρια χρόνια – οδήγησαν τους περισσότερους επιστήμονες στο συμπέρασμα ότι το δυναμό ήταν ανενεργό εκείνη τη στιγμή.
Αλλά μετά από ανάλυση νέων δεδομένων που έλαβε η NASA Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) σε τροχιά, η ομάδα παρουσιάστηκε με μια διαφορετική εικόνα. Όπως εξήγησε ο Mittelholz σε πρόσφατο UBC δελτίο τύπου :
«Βρίσκουμε ότι το δυναμό του Άρη λειτουργούσε πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια (4,5 Ga) και 3,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Ο χρονισμός του Dynamo είναι ένα μεγάλο μέρος της εξέλιξης ενός πλανήτη και αυτό που βρίσκουμε είναι πολύ διαφορετικό από αυτό που πιστεύαμε μέχρι τώρα. Το δυναμό μας λέει κάτι για τη θερμική ιστορία του πλανήτη, την εξέλιξή του και πώς έφτασε στο σημείο που είναι σήμερα, και είναι μοναδικό για κάθε έναν από τους επίγειους πλανήτες – Γη, Άρη, Αφροδίτη και Ερμή.»
Προηγούμενα δεδομένα σχετικά με τον μαγνητισμό στον Άρη συγκεντρώθηκαν από την Mars Global Surveyor δορυφόρος (MGS), ο οποίος περιστράφηκε γύρω από τον Κόκκινο Πλανήτη μεταξύ 1999 και 2006. Ως επί το πλείστον, αυτή η αποστολή της NASA πραγματοποίησε τις παρατηρήσεις της ενώ βρισκόταν σε απόσταση 400 km (250 μίλια) από την επιφάνεια. Η αποστολή MAVEN, η οποία άρχισε να περιφέρεται γύρω από τον Άρη το 2014, μπόρεσε να λάβει πιο αδύναμα σήματα, καθώς λειτουργούσε σε απόσταση μόλις 135 km (84 μίλια) από την επιφάνεια.
Τα νέα δεδομένα του MAVEN ανίχνευσαν σαφείς ενδείξεις μαγνητικού πεδίου που προέρχεται από τη ροή λάβας Lucus Planum, η οποία σχηματίστηκε πριν από περίπου 3,7 δισεκατομμύρια χρόνια και έδειξε στοιχεία μαγνητικού πεδίου. Αυτό δείχνει ότι ένα μαγνητικό πεδίο του Άρη υπήρξε πολύ αργότερα από ό,τι έχουν υποδείξει προηγούμενες μελέτες από άλλες περιοχές.
Η ροή λάβας Grove Plane. Πίστωση: NASA
Ως Johnson –ο οποίος είναι επίσης καθηγητής στο Τμήμα Επιστημών Γης, Ωκεανών και Ατμόσφαιρας στο UBC και ακαδημαϊκός σύμβουλος του Mittelholz– εξήγησε :
«Η ηλικία για το νεότερο δυναμό προέρχεται από τη συσχέτιση των μαγνητικών σημάτων με μια νεαρή (3,7 Ga) ροή λάβας. Συγκεκριμένα, βλέπουμε μια «τρύπα» στο σήμα του μαγνητικού πεδίου πάνω από έναν μικρό κρατήρα στη ροή που διεισδύει στη βάση της ροής, ώστε να γνωρίζουμε ότι αυτός ο μικρός κρατήρας αφαίρεσε το μαγνητικό σήμα: αυτό μας λέει ότι οι μαγνητισμένοι βράχοι βρίσκονται στο ροή, όχι απλώς θαμμένος πολύ πιο βαθιά. Η ηλικία ροής προέρχεται από τις μετρήσεις των κρατήρων στη ροή.'
Επιπλέον, παρατήρησαν την παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου χαμηλής έντασης πάνω από τη λεκάνη Borealis στο βόρειο ημισφαίριο του πλανήτη. Αυτό είναι ένα από τα παλαιότερα χαρακτηριστικά στον Άρη, που σχηματίστηκε πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, σε μια εποχή που ο ίδιος ο Άρης ήταν λίγο πάνω από 100 εκατομμύρια χρόνια. Αυτές οι δύο παρατηρήσεις δείχνουν την ύπαρξη ενός δυναμό πολύ νωρίς στην ιστορία του Άρη και ότι διήρκεσε μισό δισεκατομμύριο χρόνια περισσότερο από όσο νόμιζαν πολλοί επιστήμονες.
Για να εξηγήσουν την απουσία μαγνητισμένων πετρωμάτων στις λεκάνες Ελλάς, Αργύρες και Ισίδη, οι ερευνητές προσφέρουν δύο πιθανές εξηγήσεις. Από τη μία πλευρά, το δυναμό μπορεί να σταμάτησε πριν σχηματιστούν αυτές οι λεκάνες και να ξαναρχίσει αργότερα. Από την άλλη, είναι πιθανό ότι οι κρούσεις που τις σχημάτισαν εκτόπισαν τον φλοιό που περιείχε τα ορυκτά που θα μπορούσαν να φέρουν μια ισχυρή μαγνητική υπογραφή.
Ο κρατήρας Jezero στον Άρη είναι ο τόπος προσγείωσης του ρόβερ Perseverance της NASA. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech/ASU
Σε κάθε περίπτωση, αυτά τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να αποκαλύψουν νέες ιδέες για τη γεωλογική ιστορία του Άρη και την εσωτερική του δομή. Ως Τζόνσον εξήγησε :
«Αν ένας βραχώδης πλανήτης ή φεγγάρι έχει παγκόσμιο μαγνητικό πεδίο όπως στη Γη είτε σήμερα είτε κάποια στιγμή στο παρελθόν, μας λέει για το βαθύ εσωτερικό του πλανήτη εκείνη την εποχή. Επιπλέον, νέα αποτελέσματα για το δυναμό στα 3,7 Ga υποδηλώνουν ότι το δυναμό του Άρη θα μπορούσε να ήταν ενεργό σε μια εποχή πολύ διαφορετικών κλιματικών συνθηκών στον Άρη, ιδιαίτερα όταν σχηματίστηκαν πολλά από τα δίκτυα κοιλάδων».
Συγκεκριμένα, ήταν η ικανότητα του MAVEN να λαμβάνει σήματα από μικρότερα χαρακτηριστικά πάνω και κοντά στην επιφάνεια που επέτρεψε στην ερευνητική ομάδα να διακρίνει μεταξύ προερχόμενων από την επιφάνεια ή από παλαιότερους βράχους που ήταν θαμμένοι πιο βαθιά στον φλοιό. Σε κάθε περίπτωση, αυτές οι νέες ιδέες κάνουν τους επιστήμονες να αναρωτιούνται τι θα μπορούσαν να βρουν αν μπορούσαν να κοιτάξουν ακόμη πιο προσεκτικά.
Ο Άρης είναι γεμάτος κρατήρες, τελικά, και οι μελλοντικές αποστολές θα μπορούν να τους εξετάσουν πιο προσεκτικά - ειδικά όταν εμπλέκονται ρόβερ ή μπαλόνια. Για παράδειγμα, το Επιμονή Το rover προσγειώνεται στον Άρη το 2021, θα προσγειωθεί στον κρατήρα Jezero – ο οποίος βρίσκεται στην άκρη της λεκάνης Isidris. Εκτός από την εύρεση στοιχείων κατοικησιμότητας στο παρελθόν (και πιθανώς προηγούμενης ζωής, σταυρωμένα δάχτυλα!), θα μπορούσε επίσης να αποκαλύψει πράγματα για το γεωλογικό παρελθόν του Άρη.
Περαιτέρω ανάγνωση: UBC , PSI , Προόδους της Επιστήμης