När forskare studerar steniga världar utanför solsystemet använder forskare Mars som ett laboratorium i planetär skala.
Hur länge kunde en stenig planet, liknande Mars, förbli beboelig om den kretsade om en röd dvärg? NASA: s Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) uppdrag, som har studerat vår granne sedan november 2014, kommer att hjälpa till att svara på denna svåra fråga.
"Observationerna av MAVEN-uppdraget indikerar att den röda planeten gradvis har förlorat en betydande del av sin atmosfär, och detta har förändrat förhållandena på det," säger David Brain, en forskare för MAVEN-uppdraget vid University of Colorado (USA).
Planetariskt laboratorium
När forskare studerar steniga världar utanför solsystemet använder forskare Mars som ett laboratorium i planetär skala. Vid höstmötet i American Geophysical Union den 13 december 2017 i New Orleans, USA, delade David Brain med kollegor hur MAVEN-uppgifterna kommer att påverka bestämningen av livsmiljön hos steniga planeter som kretsar om avlägsna stjärnor.
Rymdskepp MAVEN. Kredit: NASA.
MAVEN har en svit med instrument ombord som mäter förlusten av den Martiska atmosfären. Studier visar att mycket av det har rymt ut i rymden "tack vare" en kombination av kemiska och fysiska processer, och data från instrumenten ger ledtrådar om vilken roll var och en av dem spelade.
Kampanjvideo:
Under de senaste tre åren har solen upplevt perioder med ökande och minskande aktivitet, medan Mars har upplevt solstormar, solfällningar och koronala massutkast. Dessa förändringar har gett MAVEN en unik möjlighet att observera atmosfären beteende under olika förhållanden.
Röd dvärg och hypotetisk Mars
David Brain och hans kollegor använde denna kunskap på en hypotetisk Mars-liknande planet som kretsar runt en röd dvärgstjärna (den mest omfattande klassen av stjärnor i vår galax). De föreslog att exoplaneten, precis som Mars, ligger vid kanten av den bebodda zonen. Men eftersom röda dvärgar är svagare än solen, är deras bebörliga zon mycket närmare. Det visade sig att på grund av den extrema ultravioletta strålningen av stjärnan och den nära bana, kommer planeten att få 5-10 gånger mer UV än Mars får. Detta ökar mängden tillgänglig energi för de processer som är ansvariga för atmosfärens flykt.
Platsen för en hypotetisk Mars i den bebodda zonen som kretsar kring en röd dvärg jämfört med den verkliga Mars i solsystemet. Kredit: NASA: s Goddard Space Flight Center.
Baserat på data från MAVEN beräknade forskarna att exomars-atmosfären kunde förlora 3-5 gånger mer laddade partiklar i en process som kallas jonläckage och 5-10 gånger mer neutrala partiklar som ett resultat av fotokemisk utströmning. Eftersom det kommer att finnas många laddade partiklar i atmosfären kommer det dessutom att börja "spraya". Sprutprocessen liknar ett biljardspel: laddade partiklar kraschar i molekyler, skjuter några av dem ut i rymden och pressar andra mot sina grannar. Denna kedjereaktion ökar signifikant hastigheten för atmosfärisk förlust. Slutligen kommer den hypotetiska planeten att möta förlust av ljusmolekyler som väte.
I allmänhet kan det att hitta en hypotetisk Mars i utkanten av den bebyggliga zonen i en lugn röd dvärg förkorta livslängden för dess förmåga att stödja livet med cirka 5-20 gånger. Om planeten placeras i ett aktivt rött dvärgsystem kommer denna period att reduceras med cirka 1000 gånger.
Förmildrande omständigheter
David Brain betraktade dock det värsta fallet genom att placera Mars mitt i en röd dvärg. En annan planet kan ha vissa förmildrande faktorer, såsom aktiva geologiska processer, ett magnetfält eller en större storlek. Allt detta gör att du kan fylla på, skydda och behålla atmosfären under en längre period.
"Avlägsen världar är ett av de viktigaste ämnena inom astronomi och dessa uppskattningar visar ett sätt att använda kunskap om Mars och solen i jakten på livet i universum," avslutade Bruce Yakoski, huvudutredare för MAVEN vid University of Colorado (USA).
Roman Zakharov
