Bei der Untersuchung von Felswelten außerhalb des Sonnensystems nutzen Forscher den Mars als Labor auf planetarischer Ebene.
Wie lange könnte ein felsiger Planet, ähnlich wie der Mars, bewohnbar bleiben, wenn er einen roten Zwerg umkreist? Die Mission Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) der NASA, die seit November 2014 unseren Nachbarn untersucht, wird zur Beantwortung dieser schwierigen Frage beitragen.
"Die Beobachtungen der MAVEN-Mission zeigen, dass der Rote Planet allmählich einen bedeutenden Teil seiner Atmosphäre verloren hat, und dies hat die Bedingungen auf ihm verändert", sagt David Brain, Wissenschaftler für die MAVEN-Mission an der Universität von Colorado (USA).
Planetenlabor
Bei der Untersuchung von Felswelten außerhalb des Sonnensystems nutzen Forscher den Mars als Labor auf planetarischer Ebene. Auf dem Herbsttreffen der American Geophysical Union am 13. Dezember 2017 in New Orleans, USA, teilte David Brain seinen Kollegen mit, wie sich die MAVEN-Daten auf die Bestimmung der Bewohnbarkeit von felsigen Planeten auswirken werden, die entfernte Sterne umkreisen.
Raumschiff MAVEN. Bildnachweis: NASA.
MAVEN hat eine Reihe von Instrumenten an Bord, die den Verlust der Marsatmosphäre messen. Studien zeigen, dass ein Großteil davon "durch" eine Kombination chemischer und physikalischer Prozesse in den Weltraum gelangt ist, und die Daten der Instrumente liefern Hinweise auf die jeweilige Rolle.
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In den letzten drei Jahren hat die Sonne Perioden zunehmender und abnehmender Aktivität erlebt, während der Mars Sonnenstürme, Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe erlebt hat. Diese Änderungen haben MAVEN eine einzigartige Gelegenheit geboten, das Verhalten der Atmosphäre unter verschiedenen Bedingungen zu beobachten.
Roter Zwerg und hypothetischer Mars
David Brain und seine Kollegen wandten dieses Wissen auf einen hypothetischen marsähnlichen Planeten an, der einen roten Zwergstern umkreist (die häufigste Klasse von Sternen in unserer Galaxie). Sie schlugen vor, dass sich der Exoplanet wie der Mars am Rand der bewohnbaren Zone befindet. Da rote Zwerge jedoch schwächer als die Sonne sind, ist ihre bewohnbare Zone viel näher. Es stellte sich heraus, dass der Planet aufgrund der extremen ultravioletten Strahlung des Sterns und der engen Umlaufbahn 5-10 mal mehr UV-Strahlung erhält als der Mars. Dies erhöht die Energiemenge, die für die Prozesse zur Verfügung steht, die für das Entweichen der Atmosphäre verantwortlich sind.
Die Position eines hypothetischen Mars in der bewohnbaren Zone, die einen roten Zwerg umkreist, im Vergleich zur Position des realen Mars im Sonnensystem. Bildnachweis: Goddard Space Flight Center der NASA.
Basierend auf Daten von MAVEN berechneten die Forscher, dass die Exomaratmosphäre 3-5-mal mehr geladene Partikel in einem als Ionenleckage bezeichneten Prozess und 5-10-mal mehr neutrale Partikel durch photochemisches Entweichen verlieren könnte. Da sich in der Atmosphäre viele geladene Teilchen befinden, beginnt sie außerdem zu "sprühen". Der Sprühvorgang ähnelt einem Billardspiel: Geladene Teilchen stoßen gegen Moleküle, drücken einige in den Weltraum und andere gegen ihre Nachbarn. Diese Kettenreaktion erhöht die Geschwindigkeit des atmosphärischen Verlusts signifikant. Schließlich wird der hypothetische Planet dem Verlust von leichten Molekülen wie Wasserstoff ausgesetzt sein.
Im Allgemeinen könnte das Auffinden eines hypothetischen Mars am Rande der bewohnbaren Zone eines ruhigen roten Zwergs die Lebensdauer um das 5- bis 20-fache verkürzen. Wenn sich der Planet in einem aktiven Rotzwergsystem befindet, wird diese Periode um das 1000-fache reduziert.
Mildernde Umstände
Trotzdem betrachtete David Brain das Worst-Case-Szenario, indem er den Mars mitten in einen roten Zwerg stellte. Ein anderer Planet kann einige mildernde Faktoren haben, wie aktive geologische Prozesse, ein Magnetfeld oder eine größere Größe. All dies ermöglicht es Ihnen, die Atmosphäre für einen längeren Zeitraum wieder aufzufüllen, zu schützen und zu bewahren.
"Die Bewohnbarkeit entfernter Welten ist eines der wichtigsten Themen in der Astronomie, und diese Schätzungen zeigen eine Möglichkeit, das Wissen über Mars und Sonne bei der Suche nach Leben im Universum zu nutzen", schloss Bruce Yakoski, Principal Investigator für MAVEN an der University of Colorado (USA).
Roman Zakharov
