Tiede

Mihin Marsin ilmakehä katosi? Nasan tutkijat ratkovat mysteeriä mittaamalla hennon kaasukehän molekyylejä

Yli neljä miljardia vuotta sitten Marsissa oli jokia, meriä ja maapallon kaltainen kaasukehä. Sitten elämän edellytykset tuhoutuivat.

Kauan sitten, yli neljä miljardia vuotta sitten, nuorta Aurinkoa kiersi kaksi toisiaan kovasti muistuttavaa planeettaa.

Vetisestä maapallosta tulisi elämän keidas, toistaiseksi ainoa koko tuntemassamme maailmankaikkeudessa. Mutta myös Mars oli tuolloin vielä sinertävä planeetta.

Siellä oli vettä – jokia, meriä ja järviä, sekä paksu kaasukehä ja pintaa Auringon tappavilta säteiltä suojaava magneettikenttä, aivan kuten maapallolla.

Mutta samoihin aikoihin kuin maapallolla ensimmäiset mikro-organismit alkoivat muodostua merten syvyyksissä, Mars alkoi kuivua.

Kun Mars muodostui, sillä oli kuuma ja sula ydin kuten maapallolla. Ytimen virtaukset synnyttivät Marsin ympärille suojaavan magneettikentän, joka esti Auringon säteilyä repimästä kaasukehää hajalle.

Pienen planeetan lämmin sydän viileni nopeasti. Noin 4,2 miljardia vuotta sitten Marsin magneettikenttä romahti ja aurinkotuuli alkoi näivertää kaasukehää, pääteltiin Nasan Marsia kiertävän Maven-luotaimen mittauksiin perustuvissa tutkimuksissa muutama vuosi sitten.

 

Yhä nykyään Marsin kaasukehä hupenee noin sadan gramman sekuntivauhtia.

Miljardien vuosien aikana Marsin kaasukehä hupeni avaruuden tuuliin, meret haihtuivat ja Marsista tuli kuollut, punainen planeetta.

Jäljelle jäi erittäin ohut, lähinnä hiilidioksidista koostuva kaasukehä, jonka paine planeetan pinnalla on noin tuhannesosa Maan ilmakehän paineesta.

Yhä nykyään Marsin kaasukehä hupenee noin sadan gramman sekuntivauhtia. Arviolta kahden miljardin vuoden päästä se on kokonaan mennyttä.

Tällainen kokonaiskuva asiasta on vuosikymmenien aikana saatu muun muassa seuraamalla, miten aurinkomyrskyt nopeuttavat atomien katoa Marsin kaasukehästä.

Nasan Maven-luotain kiertää punaista planeettaa lähimmillään vain 125 korkeudella. Curiosity-mönkijä puolestaan etenee hiljalleen Marsin pinnalla ja tekee arvokkaita mittauksia ympäristöstä.

Marsin kaasukehän kohtalossa on kuitenkin vielä paljon tarkennettavaa. Marylandin yliopiston professori ja Nasan tutkija, astrofyysikko Timothy Livengood kollegoineen teki nyt maapallolta käsin mittauksia Marsin kaasukehän happiatomeista.

He suuntasivat Havaijilla korkealla Mauna Kean tulivuorella sijaitsevan infrapunateleskoopin kohti punaista planeettaa. He tarkastelivat kaasukehän koostumusta mittaavan laitteen avulla sitä, miten hapen tietyt isotoopit ovat jakautuneet Marsissa ja miten ne käyttäytyvät, kun Mars vuorokauden aikana lämpenee ja viilenee.

 

Marsin kaasukehä on 95-prosenttisesti hiilidioksidia.

Kun tämä tiedetään, voidaan tarkemmin myös päätellä, mitä menneisyydessä on tapahtunut.

”Tiedämme, että Marsissa oli paksumpi kaasukehä ja virtaavaa vettä. Mutta kuinka maankaltainen Mars oli ja kuinka pitkään”, Livengood pohtii tutkimuksen tiedotteessa.

Marsin kaasukehä on 95-prosenttisesti hiilidioksidia, ja hiilidioksidi koostuu yhdestä hiiliatomista ja kahdesta happiatomista.

Hiilidioksidimolekyylin happiosasilla voi kuitenkin olla eri isotooppeja eli happiatomeissa on eri määrä neutroneita. Nyt mitattiin kevyemmän happi-16:n ja raskaamman happi-18:n suhdelukuja Marsin kaasukehässä.

Kevyemmät isotoopit karkaavat avaruuteen helpommin, kun taas raskaammat säilyvät. Näin voidaan päätellä epäsuorasti, kuinka tiheä Marsin muinainen kaasukehä olisi voinut olla, olettaen että alkujaan näiden happi-isotooppien suhdeluku on Marsissa ollut samankaltainen kuin Maassa.

Ryhmä havaitsi, että Marsin kaasukehässä on suhteessa enemmän hapen raskaampia isotooppeja kuin maapallolla, kuten odottaa saattaakin.

Kevyiden ja raskaiden isotooppien suhteet kuitenkin elävät päivän aikana, kun Marsin pinta lämpenee ja viilenee.

Raskaammat isotoopit kiinnittyvät kylmiin hiukkasiin pinnalla öisin ja vapautuvat taas ilmaan, kun Aurinko lämmittää planeettaa. Marsissa keskilämpötila on 50 astetta pakkasen puolella, mutta päivisin etenkin päiväntasaajalla lämpötilat voivat kohota plussan puolelle.

Uuden tutkimuksen arvo on siinä, että se tarkentaa ymmärrystä siitä, miten Marsin kaasukehä ”hengittää” vuorokauden aikana.

Tutkijat katsovat, että heidän käyttämänsä metodi antaa parempia arvioita kuin aiemmat ja selittää sen, miksi aiemmissa mittauksissa on saatu hieman poikkeavia tuloksia.

Marsin kaasukehän isotooppeja on mitattu aiemminkin. Yhdysvaltain avaruushallinnon Curiosity-mönkijä on esimerkiksi nuuhkinut jalokaasu ksenonin atomeja kaasukehästä. Sitä esiintyy Marsissa niin häviävän pieniä määriä, että sitä ei voi mitata kuin paikan päällä.

Samoin Maven-luotaimen mittaukset ovat aiemmin osoittaneet, että toisesta jalokaasusta, argonista, jopa 66 prosenttia on hävinnyt sen jälkeen, kun Mars muodostui.

Livengoodin ryhmän tutkimuksen julkaisi planeettatutkimuksen Icarus-julkaisu.

Kommentit

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Ei vielä nimellä kirjoitettuja kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää



    HS:n kommentointien äänestäminen on muuttunut: nyt vain kirjautuneet käyttäjät voivat antaa kommentille hyvin argumentoitu -äänen.
    Luetuimmat
    • Juuri nyt
    • Päivä
    • Viikko
    1. 1

      Selvitysmies tuhoaisi Juha Sipilän luomuksen: valtio saisi kahden miljardin euron varat takaisin

    2. 2

      Boris Johnsonille täydellinen nöyryytys Luxemburgissa: jätti tiedotustilaisuuden väliin ilmeisesti siksi, ettei olisi buuaukselta saanut ääntään kuuluviin

    3. 3

      Suomalaiset saavat liian vähän folaattia, vaikka se saattaa torjua Alzheimerin tautia ja masennusta – Nämä ovat tärkeimmät folaatin lähteet

    4. 4

      Ihmisen ei kuulu olla väsynyt – Uni­lääkärin mukaan moni uneton tekee illalla saman virheen

      Tilaajille
    5. 5

      Poliisi julkaisi kuvan: Miehet murtautuivat asuntoon ja kävivät omistajan päälle keskellä päivää Sipoossa

    6. 6

      Avaruudesta löytyi pääkaupunkiseudun kokoinen kuollut tähti, joka painaa niin paljon, etteivät sen atomit pysy kasassa

    7. 7

      Ratikkakuski Dane Jozsefin oivallus johti upeaan hääkuvaan: ”Tuli aivan positiivinen fiilis, että nyt tein oikein”

    8. 8

      Norwichin omistajat kertoivat voitonjuhlista City-ottelun jälkeen: ”Alkoholia kului paljon”, ”siis oikeasti, saimme Teemu Pukin ilmaiseksi”

    9. 9

      Mol.fi-työpaikkasivusto jäi ajastaan jälkeen, lähiaikoina avattavan uuden palvelun luvataan mullistavan suomalaisen työelämän

    10. 10

      Hallituksessa on viriämässä kova poliittinen taisto Kelan johtajasta

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Ihmisen ei kuulu olla väsynyt – Uni­lääkärin mukaan moni uneton tekee illalla saman virheen

      Tilaajille
    2. 2

      Suomalaiset saavat liian vähän folaattia, vaikka se saattaa torjua Alzheimerin tautia ja masennusta – Nämä ovat tärkeimmät folaatin lähteet

    3. 3

      Poliisi julkaisi kuvan: Miehet murtautuivat asuntoon ja kävivät omistajan päälle keskellä päivää Sipoossa

    4. 4

      Ratikkakuski Dane Jozsefin oivallus johti upeaan hääkuvaan: ”Tuli aivan positiivinen fiilis, että nyt tein oikein”

    5. 5

      Lankku on teho­liike, mutta nämä 5 muunnelmaa ovat vielä tehokkaampia

      Tilaajille
    6. 6

      Nämä kuvat osoittavat, että iskut Saudi-Arabian öljy­laitoksiin tehtiin Iranin tai Irakin suunnasta, sanoo Yhdysvallat – Mutta kuvista ilmenee myös risti­riitaisuus

    7. 7

      Näin kodin viikko­siivous sujuu kahdeksan sijaan 1,5 tunnissa – Kansalais­opistojen opettajat kertovat, miten arkea voi helpottaa

    8. 8

      Kasperi Saari, 67, harrastaa hotellien omistamista, ja pian hän avaa Helsinkiin maailman suurimman ketjun huippu­hotellin

      Tilaajille
    9. 9

      Neljä vuotta sitten Vantaan Kivistö herätti innostusta: tuhansittain asuntoja ja Redin kokoinen kauppa­keskus – Vaan miten kävi?

      Tilaajille
    10. 10

      Miljonääri liittyi perus­suomalaisiin Jussi Halla-ahon perässä, ja nyt ”Tampereen Trump” ilmentää puolueen muutosta

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Sadattuhannet kodit uhkaavat menettää arvonsa – Suomeen on kehittynyt kahdet asunto­markkinat, ja asian­tuntijan mukaan enää kolme aluetta on turvassa

      Tilaajille
    2. 2

      Teini-ikäinen kilpauimari hylättiin liian paljastavan uima­puvun vuoksi Yhdys­valloissa – käytti samaa asua kuin kaikki muutkin

    3. 3

      Joukko suomalaisnaisia riisuuntui kameralle kertoakseen kehohäpeästä ja sen kukistamisesta – ”Olen yhä keskeneräinen, mutta sairaudesta olen päässyt”

      Tilaajille
    4. 4

      Seitsemän vuoden parisuhdekriisi on vanhentunut käsite: On olemassa toinen hetki, jolloin eroriski kasvaa selvästi

      Tilaajille
    5. 5

      Maailman parhaat luontokuvat valitaan taas kymmenientuhansien kuvien joukosta: HS näyttää 14 huippuotosta

    6. 6

      Miljonääri liittyi perus­suomalaisiin Jussi Halla-ahon perässä, ja nyt ”Tampereen Trump” ilmentää puolueen muutosta

    7. 7

      Suoliston bakteerit määrittävät, miten ihminen voi, ja niitä ohjaa ravintomme – Suomalainen huippu­tutkija kertoo, millaista ruoka­valiota bakteerit janoavat

      Tilaajille
    8. 8

      Suomella on työhullu ulkoministeri, joka lähettää alaisille sähköpostia keskellä yötä ja joka puuhasi ensitöikseen yhden rauhansopimuksen

    9. 9

      Juutalaisvainoista kertova elokuva järkytti festivaalikatsojia, kymmeniä ihmisiä käveli ulos kesken näytöksen

    10. 10

      Ratsastajat ovat aiempaa isompia, ja moni talli on päätynyt asettamaan paino­rajoja: ”Aihe on monelle yli 40-vuotiaalle naiselle hirvittävän herkkä”

      Tilaajille
    11. Näytä lisää