Fem år gamle Bjørn fra Roskilde spør: «Hvorfor er Mars oransje?»

– Mars er oransje på grunn av en masse rustrødt støv på overflaten og i atmosfæren. Og det støvet er rustrødt fordi det inneholder rust fra jern i steinene på Mars, forteller Mars-forsker Kjartan Kinch.

Kinch er førsteamanuensis ved Astrofysikk og Planetforskning ved Københavns Universitet.

Den røde fargen

Noen synes Mars ser oransje ut, mens andre mener den er rød.

Siden forskerne generelt omtaler Mars som rød, vil vi gjøre det i denne artikkelen.

Det finnes to måter å forklare fargen på: den enkle og den kompliserte.

La oss starte med den enkle måten. For de nye fotografiene fra Mars-rover Perseverance er knivskarpe. Landskapet er alt mellom brunt og lett oransje, og det er et skjær av rødt.

Den samme røde fargen er også den øynene dine møter hvis du ser gjennom et teleskop.

Romfartøyet Perserverance dokumenterer reisen sin på Twitter, der man tydelig kan se det røde støvet på overflaten av Mars:

Den enkle forklaringen

– Mars er en tørr ørken. Det er ikke noe flytende vann der. Så det er støvete, som det også er mange steder på jorden, forteller Kjartan Kinch.

– Støvet dannes ved nedbrytning av stein, og da skjer en oksidering, slik at jernet ruster.

Det støvet ligger i et tynt lag over store deler av Mars eller blåser rundt oppe i atmosfæren.

Her kan du gå på oppdagelsesferd på overflaten av Mars via et 360-graders fotografi som romfartøyet Curiosity tok i perioden 24. november til 1. desember 2019:

– Det er ikke snakk om metertykke lag av støv, men det skal ikke så mye til for å endre det visuelle inntrykket, forklarer Kinch.

Når jern opptrer i stein, er det som jern II eller jern III. Og det er jern III som har denne karakteristiske røde fargen.

Den kompliserte forklaringen

Mars-forskerne forstår fortsatt ikke alle detaljene bak støvets opprinnelse, kjemi eller geologi, men de vet at fargen skyldes mineralet hematitt.

– Det er jern i basalten på Mars, og forvitringen kan gi opphav til hematitt med rød farge.

– Fargen og mineralegenskapene var den egentlige grunnen til at vi startet Mars-prosjektet ved Aarhus Universitet, sier Per Nørnberg, som siden 2001 har arbeidet ved Mars Simuleringslaboratoriet i Aarhus.

Før det hadde han arbeidet med røde og magnetiske områder i Midt-Jylland, som faktisk minner en del om støvet på Mars.

– Den røde fargen på Jylland skyldes også hematitt, men det er også en magnetisk fase som ikke burde være det; nemlig mineralet maghemitt, og det gir jorden magnetiske egenskaper som ligner støvet på Mars.

I jorden finnes også mineralene ferrihydritt og goethitt, og i årenes løp har Nørnberg og kollegene hans publisert flere studier om dette.

Det er noe veldig interessant med det støvet, mener Nørnberg.

Da de to amerikanske roverne Spirit og Opportunity i januar 2004 landet to ulike steder på Mars, hadde fartøyene med seg kameraer.

Mars-forskere oppdaget blant annet mange små skypumper.

– De skypumpene virvler opp alt det røde støvet. Når de har passert, kan man se at sporet er mørkt og grått, som er den opprinnelige fargen til Mars.

– Det betyr at støvlaget er veldig tynt. Bare noen millimeter noen steder, sier Nørnberg.

I perioder blir den røde planeten rammet av gigantiske støvstormer som gjør at man ikke kan se overflaten fra jorden. Når stormene er overstått, kan man se at støvet har fordelt seg overalt.

Ifølge Per Nørnberg minner fenomenet om det man ser i middelhavsområdet etter at vind fra Sahara sender støv opp i atmosfæren.

Fenomenet så man så sent som i februar i år, da skyer med støv fra Sahara og fløy nådde helt til Danmark.

Under støvet

Hvis man skal si noe om fargen, og hva slags mineraler man ser, er det godt å ha med et spektrometer.

Det har man hatt med på Mars, forteller Per Nørnberg.

«The Gamma Ray Spectrometer» var en samling av tre ulike instrumenter som var med på Mars Odyssey-romfartøyet som ankom planeten i 2001.

Med en kombinasjon av de tre instrumentene lærte forskerne om av overflaten på Mars.

Det er enklere å operere et spektrometer på Mars enn på andre kloder.

– På Venus har man for eksempel en veldig aggressiv atmosfære som gjør det umulig å ha instrumenter på overflaten over tid, forteller Nørnberg.

På Mars vet man til gjengjeld at det under det røde støvet ligger en grålig basalt som er den opprinnelige fargen til planeten.

Basaltoverflaten bestod blant annet av det magnetiske mineralet magnetitt, som Nørnberg har forsket på:

– Vi har vist at magnetitt kan gjøres om til hematitt. Slik har Mars transformert seg fra svart til rød.

Nørnberg har gjort en simulering av utviklingen i en atmosfære med og uten vanndamp. Resultatet var det samme.

Når sandkornene kolliderte, skjedde alltid det samme:

Sandkornene ble aktivert på overflaten, og aktiveringsenergien reagerer med både faste stoffer og gasser som gjør om magnetitt til hematitt.

Drømmer om en støvprøve

Når støvet på Mars dannes, har de ulike jernmineralene gjennomgått flere konverteringer, men selv om forskere har undersøkt det i flere år, har de fortsatt funnet ikke et svar på hvorfor de oppstår.

Derfor vil Per Nørnberg svært gjerne undersøke støvet med sine egne øyne.

– Det som gjør støvet veldig interessant, og som gjør at jeg svært gjerne vil ha en prøve av det, er at det er magnetisk.

Man har undersøkt hvorfor materialer på Mars er magnetiske. Og at det inneholder titan, forklarer Nørnberg.

– Mineralkorn i støvstørrelse er veldig vanskelige å lage ved mekanisk bearbeiding. Når mineralkorn er små nok, går de i oppløsning og løses opp i vann. Derfor er det mineralstøvet vi finner på jorden, som regel dannet ved utfelling i vann.

– Fine jernpartikler på jorden, felt ut i vann vil ikke inneholde titan, og vi får derfor ikke titanomagnetitt eller forløpere for dette felt ut på jorden.

Man vet fra analyser av støvet i atmosfæren på Mars at magnetitten inneholder veldig lite titan.

– Spørsmålet er om støvet kan være kvernet basalt med titanomagnetitt, eller om det, som på jorden, kommer fra utfelling i vann.

– Det er derfor det ville være veldig interessant å få tak i litt støv fra Mars, sier Nørnberg.

Forskerne vet også at Mars har hatt en masse vann på overflaten på et tidspunkt. På hele den nordlige halvkulen som ligger noe lavere enn den sørlige, har det en gang vært et hav.

– Jeg tror at støvet på Mars er dannet i forbindelse med utfelling der jern har vært oppløst i vann, sier Nørnberg.

Ikke langt fra Mars til Midt-Jylland

Når oppløst jern fra basaltmineraler kommer ut i vann med oksygen i, felles det ut som oker og kan bli til mineralet maghemitt, som er magnetisk, og videre til mineralet hematitt.

Det er denne utviklingen man for eksempel har sett i Midt-Jylland, der det både forekommer oker, hematitt og den magnetiske fasen maghemitt.

Og det er denne konverteringen av jernmineralene som man fortsatt ikke kjenner mekanismen bak – heller ikke på jorden.

– Det er veldig interessant å finne ut om det har vært en forvitring på overflaten av Mars av samme type som man har sett det på jorden.

En bergart forvitrer når den blir brutt ned i naturen. Det kan skje både fysisk og kjemisk. Det skjer fysisk når været og omgivelsene sliter på steinene, og det er snakk om en kjemisk forvitring når steinene brytes ned eller blir gjort om gjennom en kjemisk reaksjon.

– Det er tydelig på de bildene vi får tilbake at det har vært store elver på Mars, sier Nørnberg.

Nasas romfartøy Perseverance landet i forrige måned i et stort krater der det trolig har vært en sjø, mener han:

– Det ser i hvert fall ut til at det er materiale som er skylt ut som et delta.

– Det vil man gjerne gjennomføre analyse av, for eksempel om det kan inneholde stromatolitter: Dette er en slags mikrobematter som utgjør de eldste fossilene på jorden. De skyldes biologiske prosesser, og hvis man virkelig kan finne slike strukturer på Mars, så er det 100 prosent sikkert at det har vært mikrobiologisk liv på Mars, forteller Nørnberg.

Lang vei

Hvis Nasa og ESA skal klare å hente en prøve fra Mars, er det mange ting som skal klaffe.

Og her har Perseverance en nøkkelrolle.

– Det som er veldig spesielt ved Perserverance, er at den er et ledd i et større prosjekt. Den skal ta prøver og putte dem i små containere som etterlates på overflaten.

– Avtalen er at ESA skal være med på å hente dem. De flys så til en satellitt som går i bane rundt Mars, før de sendes til jorden.

Det er imidlertid lite sannsynlig at det lykkes:

– Hvis alt går som det skal, tar det 10 år før prøvene kommer tilbake til jorden, sier Nørnberg.

Første skritt vil være at Perseverance kan hente opp prøvene og legge dem i containere på overflaten.

– Det er en av de veldig spennende tingene som er helt ulikt fra det man har prøvd tidligere, avslutter Nørnberg.

Referanser:

NASAs «Gamma Ray Spectrometer»

«Mars Exploration Rovers»

J.P. Merrison mfl.: The Mars Simulation Laboratory, University of Aarhus, In: Exo-/astro-biology. Proceedings of the First European Workshop, 2001.

Svend J.Knak Jensen mfl.: A sink for methane on Mars? The answer is blowing in the wind. Icarus, 2014. (Sammendrag) Doi: 10.1016/j.icarus.2014.03.036

J.P.Merrison mfl.: Mineral alteration induced by sand transport: A source for the reddish color of martian dust. Icarus, 2010. (Sammendrag) Doi: 10.1016/j.icarus.2009.09.004

P.Nørnberg mfl.: Salten Skov I: A Martian magnetic dust analogue, Planetary and Space Science, 2009. (Sammendrag) Doi: 10.1016/j.pss.2008.08.017

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no. Les originalsaken på videnskab.dk her.