Akt zgonu Marsa. Co zabiło bliźniaka Ziemi?

Imię denata? Mars. Mniejszy brat naszej własnej planety, który wydawał się planetarnym prymusem Układu Słonecznego. Za swojej młodości miał grubą atmosferę składającą się z dwutlenku węgla, a około 20 proc. jego powierzchni pokrywało płytkie, ciepłe morze. Miał w zasadzie wszystko, czego potrzeba, by dorobić się życia. Ale zamiast tego, około 4 mld lat temu Mars po prostu zgasł. 

Jego gęsta atmosfera zniknęła, morza wyparowały, bądź przesiąkły w głąb gruntu, tworząc wieczną zmarzlinę, ciepły, wilgotny klimat zmienił się w wysuszoną na pieprz pustynię warunkami przypominającą bardziej niegościnną wersję Antarktydy. Co ważne zgon Marsa był błyskawiczny. Z błękitnej planety w czerwone zwłoki zmienił się w najwyżej 500 mln lat.  

***

Bezpośrednią przyczynę zgonu Marsa poznaliśmy w 1965 r, choć wtedy jeszcze o tym nie wiedzieliśmy. Sonda Mariner 4 była pierwszym ziemskim pojazdem, który wykonał z bliska obserwacje Czerwonej Planety. Dla każdego, kto spodziewał się zobaczyć miasta Marsjan, jego badania musiały być rozczarowaniem: Mars był zimny, pusty i otoczony atmosferą stukrotnie rzadszą od ziemskiej.

Łatwo było jednak przeoczyć może najważniejszą obserwację, jaką niewielka sonda wykonała. Jej magnetometr wskazał, że pole magnetyczne planety - na Ziemi tworzące potężną tarczę, chroniącą nas przed wiatrem słonecznym - jest niemal nieistniejące. A to coś zdecydowanie więcej, niż ciekawostka dla geologów.

Globalne pole magnetyczne planety powstaje wskutek działania procesu zwanego dynamem: przepływ stopionego metalu w jądrze planety wytwarza prąd elektryczny, który tworzy pole magnetyczne. Na Ziemi to dynamo powoduje, że igły kompasu są skierowane na północ. Ale dynamo Marsa stanęło miliardy lat temu.

Około 4 miliardów lat temu rdzeń Marsa ochłodził się, wyłączając dynamo, które podtrzymywało jego pole magnetyczne. To sprawiło, że planeta stała się bardziej podatna na działanie wiatru słonecznego. Ten dosłownie rozszarpał marsjańską atmosferę, dusząc, zamrażając i zasuszając Marsa jednocześnie. Planeta stała się pustynią, a jej agonia trwa do dziś: w dalszym ciągu Mars traci przez wiatr słoneczny około 100 gramów atmosfery na sekundę. 

Zobacz również: Im częściej będziemy latać w kosmos, tym bardziej ucierpi na tym Ziemia

***

Z grubsza o zgonie Marsa wiemy wszystko. Ale im bliżej przyglądamy się temu, co faktycznie zaszło na Czerwonej Planecie, tym więcej znaków zapytania się pojawia. Kiedy dokładnie Mars stracił pole magnetyczne? Czy było to jedno, gwałtowne wydarzenie czy proces rozciągnięty na miliony lat? I jak długo istniały na Marsie warunki pozwalające potencjalnie rozwinąć się żywym istotom?

To ostatnie pytanie jest szczególnie ważne, bo każdy dodatkowy milion lat, podczas których na Marsie panowały przyjaźniejsze życiu warunki oznacza większą szansę na to, że życie na tej planecie mogło powstać, rozwinąć się i przeobrazić w formy, które mogły przetrwać późniejszy kataklizm. Być może przetrwać aż do dziś, na przykład w podziemnych jeziorach czy wiecznej zmarzlinie. 

Odpowiedź przyniosła nam sonda kosmiczna, która jako jedna z nielicznych marsjańskich misji nigdy nie dostarczyła nam spektakularnych zdjęć planety, bo na pokładzie nie miała nawet najprostszej kamery. MAVEN ma za to na pokładzie pakiet instrumentów, który miał rozwikłać zagadkę śmierci Marsa. 

Sondzie udało się ustalić, że Mars miał globalne pole magnetyczne znacznie wcześniej - i znacznie później - w historii planety, niż wcześniej wiedzieli naukowcy.

"Odkryliśmy, że dynamo marsjańskie na pewno działało pomiędzy 4,5 miliarda i 3,7 miliarda lat temu. To bardzo różni się od dotychczasowych założeń". - powiedziała Anna Mittelholz, habilitant na wydziale nauk o Ziemi, oceanach i atmosferze Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej. Wygląda na to, że życie na Marsie miało sporo czasu na przygotowanie się na wielkie zamrożenie.

***

Dlaczego jednak właściwie wielkie, marsjańskie dynamo się zatrzymało, skazując na zagładę atmosferę i klimat planety? Tu jednej, dobrej odpowiedzi jeszcze się nie dorobiliśmy. 

W 2009 roku zespół naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley i Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa opublikowali badanie, z którego wynikało, że za śmierć marsjańskiego pola magnetycznego mógł odpowiadać jeden, wielki kataklizm: trafienie planety wielką planetoidą. 

Miało to nastąpić podczas tzw. późnego ciężkiego bombardowania - okresu w historii naszego Układu Słonecznego, podczas którego planety najbliższe Słońcu - w tym Ziemia i Mars - były wyjątkowo intensywnie ostrzeliwane kosmicznymi skałami. 

Potężna kolizja mogłaby ogrzać płaszcz Marsa, zakłócając konwekcję jądra. Bez tego przepływu konwekcja rdzeniowa zatrzymuje się, a wraz z nią znika pole magnetyczne. 

"Podczas bombardowania Mars został trafiony przez co najmniej pięć szczególnie dużych asteroid. Każde z super olbrzymów mogło wyłączyć dynamo" - mówił w 2009 r. James Roberts z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.. Ziemia prawdopodobnie przeszła ten sam atak, ale mając promień dwa razy większy od Marsa, prawdopodobnie miała wystarczająco silne dynamo, aby wytrzymać lub odzyskać siły po ogromnych uderzeniach.

W ostatecznym rozrachunku to właśnie niewielkie rozmiary - nieco większe, niż połowa naszej planety - mogły zgubić naszą sąsiadkę. Według opublikowanego przez naukowców z Uniwersytetu Waszyngtona we wrześniu 2021 r. badania, mały rozmiar i słabe pole grawitacyjne Marsa po prostu nie dawały planecie dość siły, by utrzymać powietrze lub wodę. Z polem magnetycznym lub bez niego. 

"Prawdopodobnie istnieje próg wielkości planet skalistych, którego przekroczenie jest konieczne, aby zatrzymać wystarczającą ilość wody by dać im zdolność podtrzymywania życia" - pisze autor badania Kun Wang.

Co oznacza, że podobnych do Marsa planet, które niemal, ale niezupełnie nadają się do życia mogą być w naszej galaktyce miliardy. Ofiary zagadkowej choroby zabijającej małe światy.