Saules sistēmā Marss šobrīd nav mums pazīstamām dzīvības formām draudzīga planēta. MAVEN misijas ietvaros zinātnieki pūlas noskaidrot, kā mainās sarkanās planētas atmosfēra mūsdienās un kāda tā varētu būt bijusi planētas pastāvēšanas pirmsākumos. Iegūtās zināšanas ne tikai palīdz izprast Zemes aukstā un sausā kaimiņa attīstību, bet arī ielūkoties Zemes tipa citplanētu dzīvēs, piemēram, lai noskaidrotu, cik ilgi Marsa izmēra planēta būtu dzīvībai labvēlīga, ja tā riņķotu ap sarkano punduri.
«MAVEN misijas ietvaros ir izdevies noskaidrot, ka laika gaitā Marss ir zaudējis ievērojamu daļu atmosfēras, izmainot planētas piemērotību dzīvībai,» skaidroja profesors Deivids Breins no Kolorādo universitātes Boulderā. «Mēs varam izmantot Marsu, planētu, par kuru zinām daudz, kā laboratoriju, lai pētītu mazāk izzinātās Zemes tipa planētas ārpus Saules sistēmas.»
Kosmiskais aparāts MAVEN ir aprīkots ar vairākiem instrumentiem, kas pēta Marsa atmosfēru un tās zudumus. MAVEN vāc datus jau kopš 2014.gada novembra, un to analīze liecina, ka laika gaitā Marss ir zaudējis ievērojamu daļu atmosfēras, gan tai aizplūstot kosmosā, gan ķīmisku un fizikālu procesu rezultātā. MAVEN instrumenti ir palīdzējuši ne tikai izprast, cik liels ir atmosfēras zudums, bet arī cik daudz zūd kurā no procesiem.
Pēdējo trīs gadu laikā uz Saules aktivitāte gan pastiprinājās, gan samazinājās. Līdz ar to Marss piedzīvoja gan Saules vētras, gan uzliesmojumus un izvirdumus. Mainīgie «kosmiskie laikapstākļi» ļāva MAVEN izvērtēt planētas atmosfēras reakciju uz šiem notikumiem.
MAVEN projekta pētnieki izveidoja hipotētisku planētu - Marsu, kas riņķo ap sarkano punduri, kas ir visbiežāk sastopamais zvaigžņu tips Piena Ceļa galaktikā. Tika pieņemts, ka planēta atrodas dzīvībai labvēlīgās zonas malā. Tā kā sarkanais punduris ir par Sauli daudz blāvāka un vēsāka zvaigzne, apgabals, kurā uz planētas virsmas var pastāvēt šķidrs ūdens, atrodas tuvu zvaigznei, tuvāk pat nekā Merkurs riņķo ap Sauli.
Ņemot vērā, ka sarkano punduru starojums ekstrēmo UV diapazonā ir intensīvs, kā arī to, ka planēta atrodas tik tuvu zvaigznei, tā saņemtu 5 līdz 10 reizes vairāk UV starojuma nekā Marss Saules sistēmā. Attiecīgi hipotētiskais Marss saņemtu vairāk enerģijas procesiem, kas atbild par atmosfēras aizplūšanu kosmosā. Pētnieku aprēķini liecina, ka jonu aizplūšanas rezultātā izdomātās planētas atmosfēra zaudētu 3 līdz 5 reizes vairāk lādēto daļiņu, savukārt fotoķīmiskajos procesos, kad UV starojums izraisa molekulu sabrukšanu atmosfēras augšējos slāņos, tiktu zaudēts 5 - 10 reizes vairāk neitrālo daļiņu. Tā kā tiek radīts daudz vairāk lādēto daļiņu, daudz aktīvāk notiktu daļiņu savstarpējās sadursmes, kuru rezultātā daļiņas var tikt neatgriezeniski izsistas ārpus atmosfēras. Termālā aizplūšana uz hipotētiskā Marsa būtu aptuveni tāda pati kā uz reālā Marsa. Šā procesa gadījumā no atmosfēras augšējiem slāņiem aizplūst vieglākās molekulas - ūdeņradis.
#MAVEN sheds light on the habitability of distant planets: https://t.co/GFuJHhxB2K. pic.twitter.com/KYkgrogLFA— NASA's MAVEN Mission (@MAVEN2Mars) December 13, 2017
Apkopojot visus faktorus, var secināt, ka Marss, ja tas riņķotu dzīvībai labvēlīgās zonas malā ap sarkano punduri, reizes 5 līdz 20 ātrāk zaudētu dzīvībai piemērotus apstākļus. Aktīvas M klases zvaigznes gadījumā tas varētu notikt par 1000 reižu ātrāk, kas būtu acumirklis ģeoloģiskos mērogos. Vētras, kas tiktu novērotas šādā sistēmā, varētu «apsvilināt» planētu ar radiāciju, kas būtu tūkstošiem reižu spēcīgāka, nekā saņem Marss, atrodoties Saules sistēmā.
Protams, nedaudz citu ainu varētu vērot, ja orbītā ap sarkano punduri atrastos nevis Marss, bet planēta, uz kuras novērotu aktīvus ģeoloģiskos procesus, kas nodrošinātu atmosfēras atjaunošanos, tai būtu elektromagnētiskais lauks, kas sargātu no zvaigznes vēja, un tā būtu masīvāka, lai gravitācija labāk spētu noturēt atmosfēru.
«Piemērotība dzīvībai ir viens no aktuālākajiem jautājumiem astronomijā, un šie pieņēmumi demonstrē, kā zināšanas par Marsu un Sauli palīdz izprast faktorus, kas nosaka, vai planētas citās sistēmās ir vai nav piemērotas dzīvībai,» piebilda MAVEN projekta vadošais pētnieks Brūss Jakoskis.
NASA Goddard Space Flight Center