NASA:n Marsiin lähettämä robottitutkija Mars InSight Lander on antanut tutkijoille arvokasta tietoa planeetan sisäisestä rakenteesta. Sen tehtävänä on tutkia Marsin kuorta, vaippaa ja ydintä, joita kutsutaan sen “sisäavaruudeksi”.

Kuoren rakenne

InSightin seismiset tiedot ovat paljastaneet, että Marsin kuoressa on kolme erillistä kerrosta. Tämä löytö merkitsee ensimmäistä kertaa, kun tutkijat ovat päässeet tutkimaan toisen planeetan sisäosia Maan lisäksi. Tutkijaryhmä käytti seismometrejä havaitsemaan tärinää, joka kulki kuoren läpi, mikä mahdollisti kunkin kerroksen paksuuden ja koostumuksen määrittämisen.

Kuoren arvioidaan olevan 12,4–23 mailin paksuinen, mikä on huomattavasti ohuempi kuin Maan kuori, joka voi olla jopa 25 mailin paksuinen. Tämä odottamaton havainto haastaa aiemmat teoriat, joiden mukaan Marsilla olisi paksumpi kuori sen alhaisemman sisäisen lämmön vuoksi.

Sen sijaan tutkijat uskovat, että Mars saattaa kierrättää vanhempaa kuorimateriaalia sen sijaan, että kerrostuisi uusia kerroksia päälle. Tätä prosessia saattaa ajaa vulkaaninen toiminta, sillä Mars oli aikoinaan täynnä tulivuoria, jotka antoivat magman nousta pintaan.

Marsjäristysten havaitseminen

InSight on myös havainnut lähes 500 pientä “marsjäristystä”, mutta vain muutaman, joiden magnitudi on yli 4,5. Suuremmat järistykset aiheuttaisivat syvempiä jyrinöitä, jotka voisivat auttaa paikantamaan niiden alkuperän Marsin ytimessä ja vaipassa. Suurten marsjäristysten puute on kuitenkin vaikeuttanut näiden syvempien kerrosten yksityiskohtaista tutkimista.

Vaikutukset planeettojen muodostumiseen

InSight-tehtävä tuottaa ratkaisevaa tietoa siitä, miten kiviplaneetat muodostuivat aurinkokunnan synnyn aikana. Marsin ohut kuori ja suurten marsjäristysten puuttuminen viittaavat siihen, että se on saattanut muodostua eri tavalla kuin Maa ja muut planeetat.

Tutkijat uskovat, että Marsin sisäinen lämpö ei ole ehkä riittänyt vulkaanisen toiminnan synnyttämiseen riittävästi paksun kuoren muodostamiseksi. Sen sijaan planeetta on saattanut kierrättää kuorimateriaaliaan, mikä on johtanut sen nykyiseen ohueen ja kerrokselliseen rakenteeseen.

Tulevat löydöt

InSight Lander jatkaa tietojen keräämistä, ja sen odotetaan paljastavan vielä enemmän Marsin sisäisistä toiminnoista. Se auttaa tutkijoita vastaamaan peruskysymyksiin planeetan kehityksestä, jäähtymisprosesseista ja yleensä kiviplaneettojen muodostumisesta.

Tehtävän pää tutkija Bruce Banerdt ilmaisi optimisminsa tulevien löytöjen suhteen: “Meillä on riittävästi tietoa voidaksemme alkaa vastata joihinkin näistä suurista kysymyksistä Marsin kehityksestä, jäähtymisestä ja planeetan muodostumisesta.”

InSight-tehtävän merkitys

InSightin menestys on todiste tutkijoiden ja insinöörien kekseliäisyydestä. Vain noin 40 % Marsiin lähetetyistä roboteista on laskeutunut onnistuneesti planeetan ohuen ilmakehän ja kitkan puutteen vuoksi, joka hidastaisi avaruusaluksia.

InSight Landerin kyky voittaa nämä haasteet ja kerätä arvokasta tietoa korostaa avaruustutkimuksen merkitystä ymmärryksen lisäämiseksi maailmankaikkeudesta ja paikastamme siinä.

Kuun muodostuminen

Laajalti hyväksytyn jättiläismäisen törmäyksen hypoteesin mukaan Kuu muodostui noin 4,5 miljardia vuotta sitten, kun Marsin kokoinen kappale nimeltä Theia törmäsi Maahan. Simulaatiot ja kuukivien analyysit viittaavat siihen, että Kuu koostuu pääasiassa Theian vaipan materiaalista, jonka koostumus on samanlainen kuin Maan vaipan.

Kuun kemiallinen koostumus

Kuitenkin planeetoilla on yleensä erilliset kemialliset koostumukset. Jos Theia muodostui kaukana Maasta, sen koostumuksen olisi pitänyt olla erilainen, eikä Kuun koostumuksen pitäisi muistuttaa Maan vaippaa.

Volframin arvoitus

Yksi alkuaine, joka monimutkaistaa Kuun syntytarinaa, on volframi. Volframi on rautaa rakastava alkuaine, joka pyrkii vajoamaan planeettojen ytimiin. Kuulla ja Maalla pitäisi siksi olla hyvin erilaiset määrät volframia, koska Theian volframipitoinen vaippa olisi sulautettu Kuuhun törmäyksen aikana.

Isotooppiset yhtäläisyydet

Kaksi riippumatonta tutkimusta tutki kahden volframi-isotoopin suhdetta kuukivi- ja Maanäytteissä. Ne havaitsivat, että kuukivissä on hieman enemmän volframi-182 kuin Maassa, mikä on mielenkiintoinen löytö, koska volframi-182 syntyy hafnium-182:n radioaktiivisesta hajoamisesta, jolla on lyhyt puoliintumisaika.

Myöhäisen kuoren hypoteesi

Yksinkertaisin ratkaisu volframin arvoituksen on myöhäisen kuoren hypoteesi. Tämä hypoteesi viittaa siihen, että Maalla ja protoplaneetta Kuulla oli alun perin samanlaiset volframi-isotooppisuhteet. Kuitenkin Maa, joka on suurempi ja massiivisempi, jatkoi planetesimaalien vetämistä puoleensa törmäyksen jälkeen lisäten uutta materiaalia vaippaansa. Tällä myöhäisellä kuorella olisi ollut enemmän volframi-184 suhteessa volframi-182:een, kun taas Kuu olisi säilyttänyt törmäyksestä peräisin olevan suhteen.

Todisteita myöhäisestä kuoresta

Myöhäisen kuoren hypoteesia tukee se tosiasia, että Maan vaipassa on enemmän siderofiilisiä alkuaineita (rautaa rakastavia alkuaineita) kuin odotettiin. Näiden alkuaineiden olisi pitänyt vajota ytimeen, mutta meteoriittitörmäysten on täytynyt tuoda ne Maahan ytimen muodostumisen jälkeen.

Volframi-isotooppisuhteiden samankaltaisuus

Jotta protoplaneetta Kuu vastaisi Maan volframisuhdetta, Theian ja Maan on täytynyt alkaa hyvin samanlaisilla volframipitoisuuksilla. Tämän pulman ratkaiseminen vaatii lisää planeettatutkimuksia, mutta Kuun alkuperätarina on muuttumassa selvemmäksi.

Planetesimaalien rooli Kuun muodostumisessa

Simulaatiot ovat osoittaneet, että on todennäköisempää, että suuria törmäyksiä tapahtuu kappaleiden välillä, jotka muodostuivat lähellä toisiaan ja joilla on siksi samanlainen koostumus. Tämä tukee ajatusta siitä, että Theia muodostui suhteellisen lähelle Maata.

Planetesimaalit ja myöhäinen kuori

Planetesimaalit jatkoivat nuoren aurinkokunnan pommittamista Kuun muodostumisen jälkeen. Maa keräsi enemmän tätä myöhäistä kuorimateriaalia kuin Kuu, mikä edelleen lisäsi niiden koostumuseroja.