Mars har en flytende jernkjerne

Av Erik Tronstad

Denne gjennomskårede tegningen av Mars viser hvordan forskerne tenker seg Mars' indre i grove trekk ser ut. Den indre, varme, flytende kjernen strekker seg omtrent halvveis opp til overflaten. (NASA/JPL)

Det er konklusjonen fra en gruppe forskere ved NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, California. Mars' kjerne ikke blitt tilstrekkelig avkjølt til å anta fast form. Planetens indre har enten en flytende kjerne av jern, eller en fast indre kjerne med en flytende ytre kjerne.

Mars er, som alle de andre legemene i Solsystemet, utsatt for Solens gravitasjonskraft. Dette skaper et «tidevann» i Mars' skorpe, med en liten utbulning på den siden som vender mot Solen. Dette er i prinsippet det samme som tidevannet på Jorden, som i hovedsak skyldes Månens gravitasjonsfelt. Tidevannseffekten på Mars er dog langt mindre, mindre enn én centimenter. Likevel er effekten stor nok til at Mars-kjernen ikke kan være fast jern, men må i det minste være i delvis flytende tilstand.

Bakgrunnen for konklusjonen er tre år med observasjoner av radiosignalene fra Mars Global Surveyor, som i den perioden har gått i bane rundt Mars. Tidevannsutbulningen på den siden av Mars som vender mot Solen, fører til små avvik i gravitasjonsfeltet. De virker igjen inn på den nøyaktige banen Mars Global Surveyor har rundt planeten. Det fører i sin tur til små hastighetsvariasjoner i romfartøyets bevegelse rundt Mars. Slike hastighetsvariasjoner gir opphav til små frekvensforskyvninger, dopplerforskyvninger, i radiosignalene fra Mars Global Surveyor. En bakkestasjon her på Jorden som mottar radiosignaler fra romfartøyet, kan måle disse små frekvensvariasjonene. Ut fra dem kan forskerne beregne hastighetsvariasjonene Mars Global Surveyor utsettes for over forskjellige områder på Mars. Slik kan variasjoner i Mars' gravitasjonsfelt kartlegges.

Selve tidevannsutbulningen forårsaker en liten, men målbar endring i baneplanet til Mars Global Surveyor. Over en periode på én måned fører tidevannsutbulningen til at helningen på baneplanet endrer seg med omtrent 1/1000 grad.

I tillegg til observasjonene av banen til Mars Global Surveyor brukte forskerne også data om Mars-aksens presesjon fra Mars Pathfinder. Sistnevnte landet på Mars 4. juli 1997 (se notisen Mars Pathfinder har landet i Smånytt om Romfart nummer 4, 1997.). Presesjonen til et legeme som roterer, er en sirkelformet bevegelse av rotasjonsaksen. Mars' rotasjonsakse bruker omtrent 170 000 år på å fullføre én rotasjon. (Jordens rotasjonsakse bruker rundt 26 000 år på én rotasjon.)

Presesjonen til en planet sier noe om hvor mye planetens masse er konsentrert mot sentrum. En raskere presesjonshastighet tyder på at planeten har en stor og tett kjerne, i forhold til en planet med en langsommere presesjonshastighet.

I tillegg til at Mars har en flytende kjerne, mener forskerne ved JPL at størrelsen på kjernen er omtrent halvparten av Mars' størrelse, som for Jorden og Venus. Mars-kjernen har også et betydelig innslag av lettere grunnstoffer, som svovel.

Fra observasjonene til Mars Global Surveyor har man også greid å anslå hvor mye is som sublimerer. det vil si går direkte over fra fast form til gassform. Sublimeringen går fra is på den ene polkalotten, til gass i atmosfæren og kondenserer så ut på den andre polkalotten. Resultatene tyder på at masseendringen av karbondioksid er 30-40 % større på sydpolkalotten enn på nordpolkalotten.