Bildkredit: NASA / JPL
MER Rovers Spirit and Opportunity, som nu reser på ytan av Mars, utforskar en geografitorkare än den torraste öknen på jorden. Trots de polära iskapslarna och misstänkta fickor med flytande vatten under den martiska ytan är mängden vatten på Mars bara en tesked jämfört med de enorma vattniga reserverna på jorden. Varför är Mars så torr?
De inre planeterna i vårt solsystem - Mars, Earth, Venus och Mercury - bildade av ansamlingen av små stenar och damm som virvlade runt solen i de tidigaste åren. Om jorden och Mars är gjorda av samma stardust, borde de ha fötts med ungefär samma förhållande vatten.
Många forskare tror att Mars en gång var mycket vattnig, men förlorade sina hav på grund av planetens låga massa. Detta, i kombination med en tunn atmosfär, gjorde att det mesta av vattnet på Mars förångades ut i rymden.
Men enligt en studie av Jonathan Lunine från Lunar and Planetary Laboratory vid University of Arizona, var den röda planeten torr redan från början.
Lunine, som skrev i tidskriften Icarus 2003 med kollegorna John Chambers, Alessandro Morbidelli och Laurie Leshin, säger att Mars ursprungligen var ett planetärembryo. I huvudsak är ett planetembryo en mycket stor asteroid som kan vara lika massiv som Merkurius eller Mars. Detta pre-Mars-embryo fanns i asteroidbältet, som vid den tiden var mer spridd i solsystemet, spridda mellan 0,5 och 4 AU från solen. Idag är det huvudsakliga asteroidbältet ungefär 2 till 4 AU, beläget mellan Mars (1,5 AU) och Jupiter (5,2 AU).
Lunine säger att Mars växte till sin nuvarande storlek från ansamlingar av mindre asteroider och kometer. Han säger att den mer massiva jorden, i jämförelse, mestadels bildades av stora planetariska embryon som kolliderar i varandra.
"Mars slogs Mars inte av jätte-asteroider medan jorden var - den lyckliga kontra olyckliga fotgängare," säger Lunine. "Men Mars drabbades av mycket mindre kroppar eftersom dessa är så många."
Jorden kretsar för närvarande runt solen vid 1 AU. Lunine säger att planetembryon i denna bana inte skulle ha haft mycket vatten. Tidigt i solens utveckling, under planetbildning, var den dammiga skivan som omringade den unga stjärnan mycket het. Vattenbärande föreningar skulle inte ha kunnat bildas på denna skiva vid 1 AU.
Eftersom Mars är längre bort från solen än jorden, och närmare de kallare, "fuktiga" områdena i asteroidbältet, verkar det logiskt att Mars skulle ha fötts med mer vatten. Ändå säger Lunine att Mars förmodligen förvärvade endast 6 till 27 procent av ett jordhav (1 jordhav = 1,5? 1021 kg).
Det beror på att några av de planetära embryon som så småningom utgjorde jorden var mättade med vatten. Medan 90 procent av embryona som bildade jorden var från 1 AU-regionen och därför torr, var 10 procent från 2,5 AU och därefter. Embryon som kommer från detta avstånd skulle ha haft stora vattenförsörjningar. Mindre asteroider från detta avstånd skulle också ha bidragit till jordens vattenförsörjning. Lunine säger som mest att endast 15 procent av jordens vatten kom från kometer.
Mars hade under tiden otur att födas som en enda torr sten. Mars fick så småningom lite vatten sent i formationsspelet, efter att dess kärna redan hade bildats och den nästan hade nått sin nuvarande massa. Enligt Lunines scenario fick Jupiter också sin nuvarande massa runt denna tid. Jupiters tyngdkraft sugde sedan antingen in asteroider i närheten eller fick dem att spridas utåt. Proto-mars undkom på något sätt och flyttades av Jupiters allvar, men bombades av de utåtbundna asteroiderna.
"Effekterna av små asteroider och kometer utgjorde en" sen fanér "som tillförde vatten till Mars, i motsats till bilden för jorden där vatten tillsattes genom kollisioner med embryon av kvicksilverstorlek under en tillväxtperiod på några tiotals miljoner år, ”Skriver forskarna.
Även om Mars inte bildas i sin datormodell, tror forskarna att det kan spegla den kaotiska karaktären av planetbildning, där riktningarna för planetembryon och asteroider är oförutsägbara och många resultat är möjliga.
"Det finns en hel del slumpmässighet involverat i att bygga de markbundna planeterna, så att sluta med en Mars som inte råkade för att ackreditera många vattenrika planetesim är en möjlig händelse," säger Alan Boss från Carnegie-institutionen i Washington. "Detta kan mycket väl hjälpa till att förklara vattenmängd på dagens Mars."
Sådana skillnader i planetbildning kan också förekomma bland de inre planeterna i andra solsystem. Hittills vet astronomer om 104 stjärnor som har planeter som kretsar runt dem. Alla de hittills hittade extrasolära planeterna är gasjättar, men det verkar troligt att markplaneter som Mars och Jorden också kan kretsa om avlägsna stjärnor, även om vi ännu inte har tekniken för att upptäcka dem.
Om vissa inre markbundna planeter bildas av kollisioner av flera planetariska embryon, medan andra är embryon som bara samlar fuktiga kometer och asteroider, kan planeter runt dessa andra stjärnor ha mycket olika mängder vatten. Lunine föreslår att tidpunkten och bildningen av gasjättplaneterna i varje solsystem kommer att spela en viktig roll i denna process, precis som Jupiter har påverkat karaktären på vårt eget solsystem.
Lunine har för närvarande ett papper i Icarus, med Tom Quinn och Sean Raymond från University of Washington, om den möjliga variationen i vattenöverflödet för markplaneter runt andra stjärnor. Dessutom tittar han noga på de uppgifter som samlats in av MER-rovers Spirit and Opportunity, liksom satelliterna som för närvarande kretsar kring Mars.
"Odyssey, MER och Mars Express kommer att bestämma hur mycket vatten som finns för närvarande, förhoppningsvis, och ge bättre begränsningar för tidigare vattenmängd," säger Lunine. "Jag är särskilt intresserad av MARSIS-radarresultaten och dess efterföljare - SHARAD."
MARSIS är en radarenhet på Mars Express-satelliten som kan titta igenom de fem bästa milen av martian skorpa för att söka efter lager av vatten och is. Den italienska rymdbyrån planerar att flyga en grunt underjordisk radar, kallad SHARAD, på NASA: s Mars Reconnaissance Orbiter för att se om vattenis finns på djup större än en meter. Medan MARSIS har en högre penetrationsförmåga har den mycket lägre upplösning än SHARAD kommer att ha.
Originalkälla: Astrobiology Magazine
