Foto: NASA

Kontinenter på den røde planet

fredag 13 sep 13
|
af Morten Andersen

Se video med Jack Connerneys H.C. Ørsted-forelæsning på DTU her:

Umiddelbart fremstår Mars’ skorpe som ét sammenhængende stykke. NA SA- forskeren Jack Connerney er imidlertid overbevist om, at der har fundet pladetektoniske bevægelser sted, som vi kender det fra Jorden. Han ser en rolle for dansk rumforskning i den videre efterprøvning af teorien.

I dag er Mars tør og støvet. Men tidligere var der betydelige mængder vand på planeten, og ligesom vi kender det fra Jorden, var skorpen brudt op i store, kontinentale stykker, der skurrede mod hinanden. Det gav anledning til jordskælv og omfattende vulkansk aktivitet.
Det mener NASA-forskeren Jack Connerney. Som geofysiker i NASA’s Goddard Space Flight Center har han deltaget i den videnskabelige ledelse af en række amerikanske missioner til udforskning af solsystemet. Omdrejningspunktet for hans arbejde er kortlægning af himmellegemers magnetfelter. Og det er netop denne type data fra NASA-missionen Mars Global Surveyor, som har overbevist ham om, at den røde planet har befundet sig i en helt anden tilstand tidligere.
”Missionens data viser karakteristiske ændringer i de lokale magnetiske forhold. Mønsteret svarer til det, man ser på Jorden i forbindelse med havbunds-forkastninger,” fortæller Jack Connerney. Havbunds-forkastninger er de steder, hvor de store plader, som Jordens skorpe er inddelt i, dannes. 

Er der liv på Mars? 

På Jorden kendes fænomenet som pladetektonik. Der har hidtil ikke været påvist pladetektoniske bevægelser andre steder end på Jorden. Geofysikeren er imidlertid overbevist om, at der har fundet pladetektonik sted på Mars. I så fald har Jorden og Mars i deres barndom været tættere beslægtede, end man skulle tro, når man betragter de to planeter i dag.
”Det betyder, at vi kan bruge studier af Mars til at blive klogere på, hvordan Jorden er dannet og har set ud i sin barndom. Og omvendt kan vi måske overføre erfaringer fra Jorden til at belyse, hvordan der har været på Mars.”
Et af de helt store spørgsmål er, om der har eksisteret liv på Mars? ”Jamen, jeg vil da ikke udelukke, at der kan være liv i dag. Man kan udmærket forestille sig, at der kan eksistere et underjordisk mikrobiologisk økosystem, som vi bare ikke kan få øje på med vores nuværende metoder. Men bortset fra det er spørgsmålet svært at svare på, for vi ved jo ikke, hvor svært det egentlig er at skabe liv. Nu er vi uden for mit faglige felt, men helt generelt ville jeg betragte det som chauvinistisk at tro, at Jorden skulle være det eneste sted med liv. Men igen, vi står jo med noget, som vi kun kender et enkelt eksempel på.” 

Bevis på store mængder vand 

Forekomsten af pladetektonik har indirekte betydning for diskussionen om liv på Mars, forklarer Jack Connerney: ”Hvis man tror på, at Mars har haft pladetektonik, må man nødvendigvis også være fortaler for, at der har været betydelige mængder af vand – der som bekendt er en vigtig forudsætning for liv – i planetens skorpe. Hvis jorden er helt tør, er det nemlig ikke muligt for pladerne at skubbe sig ind over hinanden. Så vil man ikke få de forkastninger, som vi kender fra Jorden og nu også har indirekte beviser for på Mars. Som minimum skal jorden indeholde et par procents fugtighed.”
Dog vil det være forhastet at tage pladetektonik som et bevis for, at der har eksisteret oceaner på Mars, understreger han: ”På Jorden bruger vi ganske vist udtrykket havbunds-forkastninger, men det er egentlig misvisende. Udtrykket skyldes, at vi kun finder dem på havbunden, men i princippet kunne der godt finde forkastninger sted, uden at der var hav. Jordens skorpe formes på bunden af vores have, fordi det materiale, der kommer op fra Jordens indre, er kompakt og derfor synker dybere ned i forhold til den øvrige jordskorpe. Og da vi har have, er det nu engang her – i de dybe områder – man også vil finde vand.”
Et langskud ramte plet Interviewet med Jack Connerney finder sted i forbindelse med en gæsteforelæsning på DTU, hvor han fremlægger de vigtigste fund fra blandt andet NASAmissionen Mars Global Surveyor. Fartøjet var i kredsløb om Mars fra september 1997 til november 2006. Jack Connerney deltog i den videnskabelige ledelse for fartøjets magnetometre. Det vil sige instrumenterne, som kortlagde planetens magnetfelt.
”I modsætning til Jorden har Mars ikke noget globalt magnetfelt, som skabes af en ’dynamo’ i planetens indre. Derfor var det lidt af et langskud, at vi udstyrede fartøjet med magnetometre. Men vi var heldige, for det viste sig, at netop fraværet af et globalt magnetfelt åbner for, at man kan få særdeles detaljerede data for de lokale magnetiske forhold på planeten,” forklarer gæsteforelæseren.
”På Jorden ville det for eksempel ikke være muligt at kortlægge de magnetiske signaturer, som afslører tilstedeværelsen af havbunds-forkastninger, fra en satellit, der kredser i ca. 400 kilometers højde, sådan som Mars Global Surveyor gjorde. Det skyldes, at de små lokale variationer ville blive fuldstændigt overdøvet af variationer i Jordens overordnede magnetfelt.”
”På den baggrund virkede det på forhånd dristigt af os at håbe, at vi ville kunne få noget ud af at tage magnetometre med på missionen. Men det er vi jo i dag meget glade for, at vi gjorde.” 

Foto: Thorkild Amdi Christensen
Foto: Thorkild Amdi Christensen

Øje for Ørsted-satellitten 

"Ørsted-satelitten har vist, at Danmark har både teknologien og erfaringen til den opgave.”"
Jack Connerney, geofysiker, NASA, om en eventuel fremtidig mission til Mars

NASA-forskeren giver ros til Danmarks hidtil eneste nationale satellit, Ørsted, som blev sendt op i 1999 for at kortlægge variationerne netop i Jordens magnetfelt. DTU Space og Terma A/S var de to hovedaktører bag satellitten.
”Nu, hvor det har vist sig, at mulighederne for at foretage magnetiske målinger på Mars er særdeles gunstige, ville det være utrolig spændende at foretage en ny mission til planeten, hvor variationerne blev kortlagt i langt flere detaljer. Ørsted-satellitten har demonstreret, at Danmark har både teknologien og erfaringen til den opgave,” siger Jack Connerney.
Mere detaljerede undersøgelser af de magnetiske forhold på Mars vil tjene flere formål: ”For det første vil vi gerne underbygge teorien om pladetektonik yderligere. Vores hidtidige resultater har overbevist mange i det videnskabelige samfund, men der er fortsat tvivlere. For det andet vil vi gerne vise, ikke kun at der har været pladetektoniske bevægelser, men også hvordan udviklingen har været. Vi vil gerne kunne vise, hvordan pladerne har ligget og skubbet sig frem og tilbage. Det kan måske også inspirere til en ny opfattelse af, hvordan Jordens barndom har forløbet – som sagt er det ikke umiddelbart muligt at foretage sådanne undersøgelser på Jorden.” 

Hvor er Mars’ vand blevet af? 

Endelig kan yderligere magnetiske målinger hjælpe med at besvare helt andre spørgsmål, mener Jack Connerney: ”Uanset om der har været oceaner på Mars eller ej, står det fast, at der har været betydelige mængder vand, som ikke længere er der. Hvor er det blevet af? En teori siger, at Mars engang har haft en atmosfære, som gradvist er blevet blæst ud i rummet af solvinden. Måske er vandet forsvundet på samme måde – og måske kan hele oceaner forsvinde. I givet fald vil der også være en sammenhæng med magnetfeltet. Vi mener, at Mars oprindeligt har haft et globalt magnetfelt, som har beskyttet planeten mod solvinden. Men senere er ’dynamoen’ i planetens indre slukket. Dermed er Mars’ globale magnetfelt forsvundet.”
En satellit som Ørsted ville være ideel til formålet. ”Problemet er selvfølgelig lige, hvordan man så skulle få satellitten til Mars. Man vil være afhængig af at kunne få et lift med nogle andre, der alligevel har tænkt sig at lægge vejen forbi,” tilføjer gæsteforelæseren med et hjertesuk: ”Senere i år opsender vi missionen MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN, red.), men derefter skal man vente helt til 2020 på den næste NASA-mission til Mars, og der er ikke yderligere missioner i støbeskeen lige nu. Generelt er det en svær tid for rumforskningen.” 

Svært at skærme astronauter

Indtil for få år siden talte mange i både USA og Europa om, at en bemandet mission til netop Mars kunne føre til en ny æra i rumfarten på samme måde som USA’s beslutning i sin tid om at sende astronauter til Månen. Men så kom finanskrisen.
”Begejstringen omkring en mulig bemandet mission til Mars er kølnet. Det skyldes ikke kun den økonomiske situation, men også at man har indset, at udfordringerne i forbindelse med at rejse til Mars er i en helt anden skala end en rejse til Månen,” kommenterer Jack Connerney.
Siden månelandingerne i 1960’erne og 1970’erne er der kommet langt større fokus på, at astronauterne udsættes for sundhedsfarlig stråling, når de bevæger sig uden for Jordens magnetfelt.
”En rejse til Mars vil udsætte astronauterne for stråling gennem mere end to år. Man kan til dels skærme dem, men det har vist sig, at man ikke bare kan gøre afskærmningen vilkårligt tyk. Hvis skjoldet bliver for tykt, vil det stik imod hensigten bidrage til et sundhedsfarligt miljø. Når stråling med høj intensitet rammer det kompakte skjold, kan der opstå nye former for stråling, som er farlige for helbredet. Man har forskellige idéer til alternative former for afskærmning, men lige nu er der ingen, som har en løsning, der fungerer i praksis.”
Derfor tør Jack Connerney ikke give noget bud på, hvornår det første menneske kommer til at sætte sin fod på den røde planet:
Ja, altså, hvis han ikke allerede er deroppe, så tror jeg desværre, at det ligger rigtig langt ude i fremtiden. Længere ude end min egen tidshorisont rækker.”

Mangeårigt samarbejde mellem NASA og DTU

DTU Space arbejdet sammen med NA SA i mere end 25 år. Instituttet har blandt andet udviklet fokuserende optik til den hårde del af røntgenspektret og leveret højpræcisions-stjernekameraer og magnetometre. DTU Space har medvirket ved en række af NASA’s satellitmissioner:
  • NuSTAR – opsendt i 2 012. DTU S pace leverede røntgenspejle og stjernekameraer til NuSTAR. Teleskoperne er som de første i stand til at fokusere hård røntgen og man kan dermed observere hidtil utilgængelige processer i universet.
  • GRACE – opsendt i 2002 – der meget nøjagtigt har kortlagt variationer i Jordens tyngdefelt og dermed vandets vandring på vores klode. Samarbejdet startede med NASAs interesse for og deltagelse i den danske forskningssatellit Ørsted.
  • Juno – opsendt 2011 – som skal til Jupiter og studere planetens oprindelse og udvikling.
  • IRIS – opsendt i juni 2013 – der skal studere, hvordan solens atmosfære påvirker Jorden. 
I efteråret 2012 overrakte NASA- forsker John E. Connerney en pris til DTU Space som en anerkendelse af instituttets bidrag til Juno-missionen. 

Samarbejdet fortsætter de kommende år dels med udvikling af ny røntgenoptik, dels om missioner som månemissionen LADEE, magnetosfære-observatorierne MMS og den ekstremt nøjagtige klima- og vandcyklus-mission GRACE-Follow-On.

Relaterede Videoer  

Vis flere