Γιατί ο κόκκινος πλανήτης είναι τόσο κόκκινος;

Από το Nature, 6 Μαΐου 2004 

Ο Άρης ήταν πάρα πολύ ψυχρός για να χάσει το κόκκινο χρώμα του

Γιατί ο Άρης φαίνεται τόσο πολύ κόκκινος από τη Γη; Ο κόκκινος πλανήτης έχει διπλάσιο οξείδιο σιδήρου στα εξωτερικά στρώματά του απ' ό,τι ο δικός μας πλανήτες, όμως οι περισσότεροι πλανητικοί επιστήμονες υπολογίζουν ότι οι δύο πλανήτες διαμορφώθηκαν από τα ίδια υλικά.

Ο David Rubie μαζί με συνάδελφους του από το Πανεπιστήμιο Bayreuth της Γερμανίας, λένε ότι έχουν μια απάντηση: η έντονη θερμότητα μέσα στην πρώιμη Γη ήταν αρκετή για να μετατρέψει μεγάλη ποσότητα οξειδίου του σιδήρου σε ρευστό μεταλλικό σίδηρο, ο οποίος διέρρευσε έτσι στο κάτω μέρος του πλανήτη μας για να διαμορφώσει έναν τεράστιο υγρό πυρήνα.

Ο Άρης δεν έφτασε ποτέ τις θερμοκρασίες που χρειάζονταν για αυτήν την διαδικασία απλά επειδή είναι μικρότερος, λένε. Έτσι έμεινε περισσότερο οξείδιο σιδήρου στα ανώτερα στρώματα του πλανήτη, κάτι που οδήγησε στο διακριτικό χρώμα της σκουριάς και το σχετικά μικροσκοπικό σιδερένιο πυρήνα του.

"Το μοντέλο μας δείχνει ότι οι πλανήτες θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί από το ίδιο υλικό και να έχουν εξελιχθεί έπειτα στις σημερινές συνθέσεις και την εσωτερική τους δομή", εξηγεί ο Rubie.

Για να φτάσει σε αυτά τα συμπεράσματα, η ομάδα χρησιμοποίησε έναν υδραυλικό πιεστήριο για να συμπιέσει ένα δείγμα σιδήρου, νικελίου και οξυγόνου με πίεση μεγαλύτερη από 175.000 φορές την ατμοσφαιρική πίεση και θερμαίνοντας το μέχρι 2.400 °C. Αυτά τα πειράματα, που δημοσιεύθηκαν στο Nature, τους βοήθησαν να καταλάβουν πώς το οξυγόνο και ο σίδηρος θα είχαν συμπεριφερθεί στους αρχικούς ωκεανούς του μάγματος των πλανητών.

Βαθιά κόκκινη παλίρροια

Περίπου 4 δισεκατομμύριο χρόνια πριν η Γη, που πρόσφατα είχε σχηματιστεί, και οι γειτονικοί βραχώδεις πλανήτες της κτυπήθηκαν από έντονο βομβαρδισμό μετεωριτών. Αυτός ο βομβαρδισμός έλιωσε τις επιφάνειες των πλανητών κάνοντας ωκεανούς μάγματος. Ο Rubie υπολογίζει ότι στη Γη, αυτές οι θάλασσες λειωμένων βράχων είχαν, περίπου, 1.800 χλμ βάθος. Κάτω από αυτή τη θάλασσα βρισκόταν ένας στερεός μανδύας και, τελικά, ένας πυρήνας λειωμένου σιδήρου.

Η Γη έχει σχεδόν δύο φορές τη διάμετρο του Άρη και έχει δέκα φορές περισσότερη μάζα. Αυτό σημαίνει ότι το κατώτατο σημείο του ωκεανού του γήινου μάγματος θα είχε δοκιμάσει πολύ περισσότερη πίεση από αυτή στον Άρη, απλά επειδή υπήρχε περισσότερο υλικό να πιέζει από πάνω τα κατώτερα στρώματα.

Στη Γη, η πίεση θα είχε αυξήσει τη θερμοκρασία του μάγματος περισσότερο από 3.200 °C, στην οποία το οξείδιο του σιδήρου μετατρέπεται εύκολα σε μεταλλικό σίδηρο και διαλυμένο οξυγόνο. Ο υγρός σίδηρος ακολούθως θα είχε διαποτίσει τα κάτω στρώματα μέσω του μάγματος, δημιουργώντας έναν σχετικά μεγάλο πυρήνα, ενώ έμεινε ένα ασήμαντο ποσοστό 8% οξείδιο του σιδήρου στον εξωτερικό μανδύα. Η διαδικασία αυτή ήταν πιθανώς πλήρης μέσα στα πρώτα 30 εκατομμύρια χρόνια από τη στιγμή που σχηματίστηκε ο πλανήτης, εξηγεί ο Rubie.

Αλλά στον Άρη, ο ωκεανός του μάγματος δεν θα είχε φθάσει σε περισσότερο από, περίπου, 2.200 °C. Σε έναν τέτοιο ωκεανό, το οξείδιο σιδήρου θα ήταν απολύτως σταθερό. Τα πειράματα του Rubie προβλέπουν ότι αυτές οι συνθήκες θα άφηναν πίσω τους έναν στερεό εξωτερικό μανδύα, που περιέχει οξείδιο σιδήρου περίπου 18%, που ταιριάζει ακριβώς με τις παρατηρήσεις της Αρειανής γεωλογίας. Αυτό εξηγεί, επίσης, γιατί ο Αρειανός πυρήνας αποτελεί ένα πολύ μικρότερο μέρος της μάζας του πλανήτη από όσο ο γήινος πυρήνας.

"Δεν ξέρω οποιαδήποτε άλλη εξήγηση για το χρώμα της σκουριάς που έχει ο Άρης", αποκαλύπτει ο John Murray, ένας πλανητικός επιστήμονας στο Ανοικτό Πανεπιστήμιο στο Milton Keynes. Προσθέτει δε, ότι καθώς οι περισσότερες θεωρίες σχηματισμού των πλανητών υποθέτουν ότι ο Άρης και η Γη ξεκίνησαν με το ίδιο υλικό, η εξήγηση για το πώς αυτοί οι πλανήτες έγιναν τόσο διαφορετικοί είναι πολύ βασική για να καταλάβουμε πώς εξελίχθηκε το ηλιακό σύστημα.