I tusentals år har människor stirrat upp mot himlen och undrat över den röda planeten. Lätt sett från jorden med blotta ögat, har forntida astronomer kartlagt dess kurs över himlen med regelbundenhet. På 1800-talet, med utvecklingen av tillräckligt kraftfulla teleskop, började forskare observera planetens yta och spekulera om möjligheten att liv existerade där.
Men det var inte förrän i rymdåldern som forskningen verkligen började lysa upp planetens djupare mysterier. Tack vare många rymdsonder, orbiters och robotrovers har forskare lärt sig mycket om planetens yta, dess historia och de många likheter den har med jorden. Ingenstans är detta mer uppenbart än i själva planetens sammansättning.
Struktur och sammansättning:
Liksom jorden har Mars inre genomgått en process som kallas differentiering. Det är här en planet, på grund av sin fysiska eller kemiska sammansättning, bildas i lager, med tätare material koncentrerade i mitten och mindre täta material närmare ytan. I Mars fall översätts detta till en kärna som är mellan 1700 och 1850 km (1050 - 1150 mi) i radie och består huvudsakligen av järn, nickel och svavel.
Denna kärna är omgiven av en silikatmantel som tydligt upplevde tektonisk och vulkanisk aktivitet tidigare, men som nu ser ut att vara vilande. Förutom kisel och syre är de vanligaste grundämnena i Marsskorpan järn, magnesium, aluminium, kalcium och kalium. Oxidation av järndammet är det som ger ytan dess rödaktiga nyans.
Sammansatt bild som visar storleksskillnaden mellan jorden och Mars. Kredit: NASA/Mars Exploration
Magnetism och geologisk aktivitet:
Utöver detta upphör likheterna mellan jorden och Mars interna sammansättning. Här på jorden är kärnan helt flytande, uppbyggd av smält metall och är i konstant rörelse. Rotationen av jordens inre kärna snurrar i en riktning som skiljer sig från den yttre kärnan och samspelet mellan de två är det som ger jordens magnetfält. Detta skyddar i sin tur vår planets yta från skadlig solstrålning.
Marskärnan är däremot till stor del solid och rör sig inte. Som ett resultat saknar planeten ett magnetfält och bombarderas ständigt av strålning. Det spekuleras i att detta är en av anledningarna till att ytan har blivit livlös under de senaste eonerna, trots bevis på flytande, rinnande vatten på en gång.
Trots att det inte finns något magnetfält för närvarande finns det bevis för att Mars hade ett magnetfält vid en tidpunkt. Enligt uppgifter som erhållits avMars Global Surveyor, delar av planetens skorpa har magnetiserats tidigare. Den hittade också bevis som skulle tyda på att detta magnetfält genomgick polära omkastningar.
Denna observerade paleomagnetism av mineraler som finns på Mars yta har egenskaper som liknar magnetiska fält som detekteras på några av jordens havsbotten. Dessa fynd ledde till en omprövning av en teori som ursprungligen föreslogs 1999 som antog att Mars upplevde plattektonisk aktivitet för fyra miljarder år sedan. Denna aktivitet har sedan dess upphört att fungera, vilket får planetens magnetfält att blekna bort.
Karta från Mars Global Surveyor över de nuvarande magnetfälten på Mars. Kredit: NASA/JPL
I likhet med kärnan är manteln också vilande, utan någon tektonisk plattverkan för att omforma ytan eller hjälpa till att avlägsna kol från atmosfären. Den genomsnittliga tjockleken på planetens skorpa är cirka 50 km (31 mi), med en maximal tjocklek på 125 km (78 mi). Däremot är jordskorpan i genomsnitt 40 km (25 mi) och är bara en tredjedel så tjock som Mars, i förhållande till storleken på de två planeterna.
Skorpan är huvudsakligen basalt från den vulkaniska aktiviteten som inträffade för miljarder år sedan. Med tanke på dammets lätthet och Marsvindarnas höga hastighet kan egenskaper på ytan utplånas på en relativt kort tidsram.
Bildning och evolution:
Mycket av Mars sammansättning tillskrivs dess position i förhållande till solen. Grundämnen med jämförelsevis låga kokpunkter, såsom klor, fosfor och svavel, är mycket vanligare på Mars än på jorden. Forskare tror att dessa element förmodligen avlägsnades från områden närmare solen av den unga stjärnans energiska solvind.
Efter dess bildande utsattes Mars, liksom alla planeter i solsystemet, för det så kallade 'sena tunga bombardementet'. Cirka 60 % av Mars yta visar ett register över nedslag från den eran, medan mycket av den återstående ytan troligen är underliggande av enorma nedslagsbassänger orsakade av dessa händelser.
North Polar Basin är det stora blå låglänta området i norra änden av denna topografiska karta över Mars. Kredit: NASA/JPL/USGS
Dessa kratrar är så välbevarade på grund av den långsamma erosionshastigheten som sker på Mars. Hellas Planitia , även kallad Hellas nedslagsbassäng, är den största kratern på Mars. Dess omkrets är cirka 2 300 kilometer och den är nio kilometer djup.
Den största nedslagshändelsen på Mars tros ha inträffat på norra halvklotet. Detta område, känt som North Polar Basin, mäter cirka 10 600 km gånger 8 500 km, eller ungefär fyra gånger större än månens Sydpolen – Aitken bassängen, den största nedslagskratern som hittills upptäckts.
Även om det ännu inte har bekräftats vara en nedslagshändelse, är den nuvarande teorin att denna bassäng skapades när en kropp i storleken Pluto kolliderade med Mars för cirka fyra miljarder år sedan. Detta tros ha varit ansvarigt för marshalvklotet och skapade den släta Borealis-bassängen som nu täcker 40 % av planeten.
Forskare är för närvarande oklart om huruvida en enorm påverkan kan vara ansvarig för att kärnan och den tektoniska aktiviteten har blivit vilande. De InSight Lander , som är planerad till 2018, förväntas kasta lite ljus över detta och andra mysterier - med hjälp av en seismometer för att bättre begränsa modellerna av interiören.
Hellas Planitia sträcker sig över cirka 50° i longitud och mer än 20° i latitud. Från data från Mars Orbiter LaserAltimeter (MOLA). Kredit: NASA
Andra teorier hävdar att Mars lägre massa och kemiska sammansättning fick den att svalna snabbare än jorden. Denna avkylningsprocess tros därför vara det som stoppade konvektion i planetens yttre kärna, vilket fick dess magnetfält att försvinna.
Mars har också urskiljbara raviner och kanaler på sin yta, och många forskare tror att flytande vatten flödade genom dem. Genom att jämföra dem med liknande egenskaper på jorden, tror man att dessa åtminstone delvis har bildats av vattenerosion. Vissa av dessa kanaler är ganska stora och når 2 000 kilometer långa och 100 kilometer breda.
Ja, Mars är mycket lik jorden i många avseenden. Det är en stenig planet, har en skorpa, mantel och kärna och består av ungefär samma element. När vår utforskning av den röda planeten fortsätter, lär vi oss mer och mer om dess historia och utveckling. En dag kan vi finna oss själva att bosätta oss på den klippan och förlita oss på dess likheter för att skapa en 'backupplats' för mänskligheten.
Vi har många intressanta artiklar om ämnet Mars här på Universe Today. Här är Hur lång tid tar det att komma till Mars? , Hur långt är Mars från jorden? , Hur stark är gravitationen på Mars? , Hur är vädret på Mars? , Mars omloppsbana. Hur långt är ett år på Mars? , Hur koloniserar vi Mars? , och Hur terraformerar vi Mars?
Fråga en forskare svarade på frågan om Mars sammansättning, och här är några allmän information om Mars från nio planeter.
Slutligen, om du vill lära dig mer om Mars i allmänhet, har vi gjort flera poddavsnitt om den röda planeten på Astronomy Cast. Avsnitt 52: Mars , och Avsnitt 91: The Search for Water on Mars .
Källa: