ΑΝΕΞΗΓΗΤΑ ΚΑΙ ΑΠΟΚΡΥΦΑ: Παγωμένη θάλασσα ίσως κρύβεται κοντά στον ισημερινό του Άρη
Μαθετε περισσοτερα
Τετάρτη 25 Νοεμβρίου 2009
Παγωμένη θάλασσα ίσως κρύβεται κοντά στον ισημερινό του Άρη
Διάστημα
Παγωμένη θάλασσα ίσως κρύβεται κοντά στον ισημερινό του Άρη
Μια θάλασσα από πλάκες πάγου με συνολική έκταση 800 επί 900 χλμ βρίσκεται κρυμμένη κάτω από ένα λεπτό στρώμα ηφαιστειακής στάχτης στην ισημερινή ζώνη του Άρη, υποστηρίζουν ερευνητές που μελέτησαν εικόνες υψηλής ανάλυσης του ευρωπαϊκού σκάφους Mars Express.
Στις φωτογραφίες των Ηλύσιων Πεδίων του Κόκκινου Πλανήτη διακρίνονται τεράστιες, επίπεδες και λείες πλάκες, όμοιες με τις ραγισμένες παγωμένες εκτάσεις κοντά στους πόλους της Γης. Πρόκειται για πλάκες πάγου, καλυμμένες από ηφαιστειακή τέφρα, οι οποίες παρέμειναν στην περιοχή έπειτα από μια κατακλυσμιαία πλημμύρα υγρού νερού πριν από πέντε εκατομμύρια χρόνια. Όσος πάγος δεν ήταν καλυμμένος από την ανακλαστική σκόνη έχει πλέον λιώσει από την ηλιακή ακτινοβολία.
Σήμερα νερό υπάρχει στον Άρη μόνο υπό τη μορφή πάγου στους πόλους τους πλανήτη. Οι επιστήμονες ωστόσο, υποψιάζονται εδώ και χρόνια ότι είναι πιθανό να υπάρχουν μεγάλες αποθέσεις πάγου ρηχά στο υπέδαφος εύκρατων περιοχών. Έχει πλέον επιβεβαιωθεί, εξάλλου, ότι στον πλανήτη υπήρξε κάποτε άφθονο υγρό νερό.
Όπως αναφέρει το New Scientist, η ομάδα των ερευνητών, με επικεφαλής τον Τζον Μάρεϊ του Ανοιχτού Πανεπιστημίου της Βρετανίας, υποστηρίζει ότι η επίμαχη περιοχή της πεδιάδας Elysium είναι χωρισμένη σε παράξενες επίπεδες πλάκες, με γραμμικά ίχνη που άφησαν πίσω τους οι πλάκες πάγου καθώς μετακινούνταν στο σκληρό υπόστρωμα.
Επιπλέον, οι κρατήρες της περιοχές είναι ασυνήθιστα ρηχοί, ένδειξη ότι είναι μισογεμάτοι με κάποιο υλικό, όπως πάγος. Το μέσο βάθος της παγωμένης θάλασσας είναι 45 μέτρα.
Είναι πάντως ενδιαφέρον το όργανο OMEGA του Mars Express, το οποίο αναλύει τη χημική σύσταση της επιφάνειας, δεν κατάφερε να ανιχνεύσει καμία γεωλογική μεταβολή που να υποδηλώνει επίδραση από το φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Σύμφωνα με δημοσίευση στο Science την προηγούμενη εβδομάδα, το γεγονός ότι δεν υπήρξε ποτέ φαινόμενο θερμοκηπίου σημαίνει ότι ο πλανήτης δεν ήταν ποτέ αρκετά θερμός ώστε να λειώσει το παγωμένο διοξείδιο του άνθρακα (ισχυρό αέριο του θερμοκηπίου) που υπάρχει στους πόλους. Άρα, το νερό του Άρη δεν ήταν ποτέ υγρό για μεγάλα διαστήματα, εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια.
Στη διαλεύκανση του μυστηρίου ίσως βοηθήσει τώρα το ραντάρ MARSIS του Mars Express, το οποίο πρόκειται να ενεργοποιηθεί σύντομα για να ανιχνεύσει υγρό νερό και πάγο στα ανώτερα στρώματα του εδάφους.
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΚΑΙ ΑΥΤΟ
Εδώ και πολλές δεκαετίες, οι αστρονόμοι είχαν αναρωτηθεί αν υπάρχει νερό στον Άρη. Χάρις στο Mars Express της ESA, ένα μεγάλο μέρος των υποθέσεων που είχαν γίνει για το νερό έχει αντικατασταθεί με γεγονότα. Το Mars Express προωθήθηκε στις 2 Ιουνίου του 2003 και έχει αλλάξει τον τρόπο που σκεφτόμαστε για τον Άρη.
Από τις αποστολές Βίκινγκ της δεκαετίας του '70, οι πλανητικοί επιστήμονες άλλαξαν την αντίληψη που είχαμε για την παρουσία του νερού στον κόκκινο πλανήτη αρκετές φορές, περνώντας από την εικόνα ενός ξηρού πλανήτη σε αυτό ενός θερμότερου και υγρότερου. Τα στοιχεία του Mars Express ρίχνουν τώρα ένα νέο φως στο σύνθετο ζήτημα της εξέλιξης του νερού στον κόκκινο πλανήτη.
Δεξιά: χαρακτηριστικά πάγου στην περιοχή Deuteronilus Mensae
"Ξαναγράφουμε την ιστορία του Άρη", λέει ο Gerhard Neukum, του Ελεύθερου Πανεπιστημίου στο Βερολίνο, και κύριος υπεύθυνος για τη στερεοσκοπική κάμερα υψηλής ανάλυσης του διαστημοσυσκευής (HRSC).
"Η μεγάλη εικόνα ενός θερμού και υγρού Άρη δεν είναι απολύτως σωστή. Οποιαδήποτε θερμή υγρή περίοδος κράτησε μερικές μόνο εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Εδώ και τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια η περίοδος αυτή τελείωσε", προσθέτει.
"Βρήκαμε δεξαμενές πάγου που ποτέ δεν είχαν φανεί πριν", αναφέρει ο Plaut", αλλά δεν γνωρίζουμε ακριβώς πότε και πού το νερό στον Άρη ήταν υγρό."
"Οι τελευταίες παρατηρήσεις από το όργανο MARSIS έχουν γίνει στο Νότιο Πόλο", προσθέτει ο Giovanni Picardi, ερευνητής του MARSIS, από το πανεπιστήμιο La Sapienza της Ρώμης. "Η ποιότητα των προκαταρκτικών αποτελεσμάτων της προηγμένης ανάλυσης είναι πραγματικά συναρπαστική και ελπιδοφόρος, όσον αφορά τους κύριους επιστημονικούς στόχους του πειράματός μας". Οι στόχοι περιλαμβάνουν την ανίχνευση του, κάτω από την επιφάνεια, νερού.
Το δεύτερο όργανο, το OMEGA, είναι ένα ορυκτολογικό φασματόμετρο χαρτογράφησης στα ορατά και υπέρυθρα μήκη κύματος, που έχει κάνει γιγαντιαία βήματα για την απάντηση αυτής της ερώτησης. Το OMEGA ανιχνεύει τα μεταλλεύματα στην επιφάνεια του Άρη. Τρία μεταλλεύματα ειδικά μας αποκαλύπτουν την ιστορία του Αρειανού νερού.
"Έχουμε δείξει ότι το νερό θα μπορούσε να είναι σταθερό στην επιφάνεια του Άρη αλλά όχι για πάρα πολύ καιρό", τονίζει ο Jean-Pierre Bibring, του Ινστιτούτου Αστροφυσικής στο Orsay και κύριος υπεύθυνος για το OMEGA.
Το OMEGA ανίχνευσε αργιλικά μεταλλεύματα που διαμορφώθηκαν κατά τη διάρκεια μιας μακροχρόνιας έκθεσης τους στο νερό, αλλά μόνο στις παλαιότερες περιοχές του Άρη. Αυτό το νερό έρεε μόνο κατά τη διάρκεια των πρώτων-πρώτων εκατό εκατομμυρίων ετών της ιστορίας του πλανήτη. Όταν αυτές οι ποσότητες του νερού χάθηκαν, το νερό έπειτα περιστασιακά έβγαινε από μέσα από τον πλανήτη αλλά γρήγορα εξατμίστηκε.
Κατά τη διάρκεια της εξάτμισης το νερό αυτό δημιούργησε θειικά άλατα, το δεύτερο μετάλλευμα που το OMEGA ανίχνευσε. Όταν ακόμη και αυτό σταμάτησε και το υπόλοιπο νερό στον Άρη πάγωσε μόνιμα, τότε η ατμόσφαιρα βαθμιαία έκανε το έδαφος κόκκινο με τη δημιουργία του τρίτου ορυκτού που το OMEGA ανίχνευσε, το οξείδιο του σιδήρου.
Ο Άρης ήταν όπως είναι τώρα για δισεκατομμύρια χρόνια. "Είναι αξιοπρόσεκτο ότι, για πρώτη φορά, έχουμε προσδιορίσει πού και πότε το υγρό νερό μπορεί να είναι παρόν στον Άρη. Δεν είναι όπως νομίζαμε στο παρελθόν", λέει ο Bibring.
Δεξιά: Η εικόνα από το όργανο HRSC δείχνει το Βόρειο κύριο κανάλι στην περιοχή Kasei Valles, που πιθανά είχε σχηματιστεί από μια γιγάντια ροή νερού
Οι εικόνες από την στερεοσκοπική κάμερα υψηλής ανάλυσης HRSC, το τρίτο σπουδαίο όργανο, δείχνουν τα ίδια συμπεράσματα. Παρουσιάζουν την Αρειανή επιφάνεια με πολλές λεπτομέρειες, αποκαλύπτοντας γνωρίσματα μόλις 10 μέτρων. Παρουσιάζουν σαφώς εξαιρετικά παλαιές Αρειανές περιοχές που έχουν διαβρωθεί από το ρέον νερό.
Σύνδεση ηφαιστειακών περιοχών με τις ροές
Οι εικόνες δεξιά παρουσιάζουν επίσης την τεράστια κοιλάδα, Kasei Valles, χαραγμένη από έναν γιγάντιο Αρειανό παγετώνα, ο οποίος διατηρήθηκε για χίλια χρόνια κατά τη διάρκεια της εποχής, που έπεσε η θερμοκρασία στον πάρα πολύ χαμηλά για να ρέει το νερό πάνω από την επιφάνεια.
Κατάλοιπο πάγου από νερό στον κρατήρα Vastitas Borealis
"Βλέπουμε λοιπόν μια σαφή σύνδεση μεταξύ των ηφαιστειακών περιοχών και στις ροές του νερού", λέει ο Neukum. Οπουδήποτε υπήρχε ηφαιστειακή δραστηριότητα στον Άρη, έχει λειώσει το νερό μέσα στον Άρη και το άφησε να ρέει στην επιφάνεια.
Συνεχίζει την κληρονομιά του Mars Express το Mars Reconnaisance Orbiter (MRO) της NASA
Το πιο πρόσφατο διαστημικό σκάφος της NASA που είναι στον Άρη, το Mars Reconnaisance Orbiter (MRO), φέρνει ειδικά όργανα που καθοδηγούνται από αυτά του Mars Express. Πολλοί επιστήμονες από αυτούς που δουλεύουν για το MARSIS εργάζονται τώρα στο ραντάρ του ASI (SHARAD) του MRO. Το τελευταίο είναι συντονισμένο για να εστιάσει στα πιο ρηχά στρώματα του Άρη, ενώ το MARSIS ήταν για τα βαθύτερα στρώματα. Το αδελφό όργανο του OMEGA στη διαστημοσυσκευή MRO είναι το φασματόμετρο CRISM. Αυτό θα εξετάσει λεπτομερέστερα τα μεταλλεύματα πάνω στην Αρειανή επιφάνεια. Εντούτοις, το όργανο έχει ένα μικρό οπτικό πεδίο μόνο, έτσι θα χρειαστεί την καθοδήγηση.
"Θα στοχεύσει πρώτιστα στις περιοχές που το OMEGA έχει παρουσιάσει ότι είναι ενδιαφέρουσες", λέει ο Bibring.
Η αποστολή αυτή θα δώσει τέτοιες πληροφορίες που θα συγκρίνονται, ή θα είναι και καλύτερης ποιότητας, με αυτές που θα συγκεντρώναμε αν πετούσαμε πάνω από τη Γη με ένα εμπορικό επιβατικό σκάφος", δήλωσε ο επικεφαλής του προγράμματος της αποστολής.
Κατά την πτήση του σκάφους γύρω από τον Άρη, οι επιστήμονες θα αξιοποιήσουν την εξαιρετικά υψηλής ευκρίνειας φωτογραφική μηχανή HiRISE για να εντοπίσουν τις καταλληλότερες για προσγείωση περιοχές των ρομποτικών οχημάτων εξερεύνησης Phoenix Mars Lander το 2008 και του Mars Science Laboratory το 2009. Το τελευταίο διαστημικό όχημα αποτελεί μια μεγαλύτερη εκδοχή των δίδυμων ρομποτικών γεωλόγων Spirit και Opportunity που πραγματοποιούν περιηγητική εξερεύνηση την επιφάνεια του πλανήτη από το 2004.
Από τις μέχρι τώρα φωτογραφίες που ελήφθησαν από τα όργανα του σκάφους σε ύψος 289,7 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη διαφαίνονται ραβδώσεις στην επιφάνεια που διαμορφώθηκαν από το νερό που κάποτε έρεε, ενώ φωτογραφίες από κρατήρα στο νότιο ημισφαίριο του Άρη υποδεικνύουν ότι η ροή του νερού σε αυτή την περιοχή ήταν γεωλογικά πρόσφατη.
Επίσης, οι φωτογραφίες δείχνουν τμήματα πάγου, στα οποία είναι εγκλωβισμένα σωματίδια σκόνης, κάτι που δείχνει ότι οι έντονες κλιματικές αλλαγές ολοκληρώθηκαν μόλις πριν από 100.000 χρόνια.
Στην περιοχή Mawrth Vallis εντοπίστηκαν φασματομετρικά εναποθέσεις αργίλου που σχηματίστηκαν σε υγρές συνθήκες όπως σε στάσιμο νερό και σε ρυάκια.
Οι παρατηρήσεις από το MRO στο Πολικό Κάλυμμα Πάγου έδειξαν ότι η σύνθεση του παλαιότερου στρώματος είναι παρόμοια με του νεώτερου. Αυτό μας λέει ότι η συγκέντρωση της σκόνης στην Αρειανή ατμόσφαιρα θα μπορούσε να επηρεάζεται από την κίνηση του πλανήτη.
Το διαστημικό σκάφος MRO, που θα επιστρέψει στη Γη το 2008, θα φέρει δέκα φορές περισσότερες πληροφορίες από ό,τι είχαν φέρει συνολικά όλες οι προηγούμενες αποστολές στον πλανήτη, μέχρι σήμερα.
Πηγή: ESA, NASA
Παγωμένη θάλασσα ίσως κρύβεται κοντά στον ισημερινό του Άρη
Μια θάλασσα από πλάκες πάγου με συνολική έκταση 800 επί 900 χλμ βρίσκεται κρυμμένη κάτω από ένα λεπτό στρώμα ηφαιστειακής στάχτης στην ισημερινή ζώνη του Άρη, υποστηρίζουν ερευνητές που μελέτησαν εικόνες υψηλής ανάλυσης του ευρωπαϊκού σκάφους Mars Express.
Στις φωτογραφίες των Ηλύσιων Πεδίων του Κόκκινου Πλανήτη διακρίνονται τεράστιες, επίπεδες και λείες πλάκες, όμοιες με τις ραγισμένες παγωμένες εκτάσεις κοντά στους πόλους της Γης. Πρόκειται για πλάκες πάγου, καλυμμένες από ηφαιστειακή τέφρα, οι οποίες παρέμειναν στην περιοχή έπειτα από μια κατακλυσμιαία πλημμύρα υγρού νερού πριν από πέντε εκατομμύρια χρόνια. Όσος πάγος δεν ήταν καλυμμένος από την ανακλαστική σκόνη έχει πλέον λιώσει από την ηλιακή ακτινοβολία.
Σήμερα νερό υπάρχει στον Άρη μόνο υπό τη μορφή πάγου στους πόλους τους πλανήτη. Οι επιστήμονες ωστόσο, υποψιάζονται εδώ και χρόνια ότι είναι πιθανό να υπάρχουν μεγάλες αποθέσεις πάγου ρηχά στο υπέδαφος εύκρατων περιοχών. Έχει πλέον επιβεβαιωθεί, εξάλλου, ότι στον πλανήτη υπήρξε κάποτε άφθονο υγρό νερό.
Όπως αναφέρει το New Scientist, η ομάδα των ερευνητών, με επικεφαλής τον Τζον Μάρεϊ του Ανοιχτού Πανεπιστημίου της Βρετανίας, υποστηρίζει ότι η επίμαχη περιοχή της πεδιάδας Elysium είναι χωρισμένη σε παράξενες επίπεδες πλάκες, με γραμμικά ίχνη που άφησαν πίσω τους οι πλάκες πάγου καθώς μετακινούνταν στο σκληρό υπόστρωμα.
Επιπλέον, οι κρατήρες της περιοχές είναι ασυνήθιστα ρηχοί, ένδειξη ότι είναι μισογεμάτοι με κάποιο υλικό, όπως πάγος. Το μέσο βάθος της παγωμένης θάλασσας είναι 45 μέτρα.
Είναι πάντως ενδιαφέρον το όργανο OMEGA του Mars Express, το οποίο αναλύει τη χημική σύσταση της επιφάνειας, δεν κατάφερε να ανιχνεύσει καμία γεωλογική μεταβολή που να υποδηλώνει επίδραση από το φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Σύμφωνα με δημοσίευση στο Science την προηγούμενη εβδομάδα, το γεγονός ότι δεν υπήρξε ποτέ φαινόμενο θερμοκηπίου σημαίνει ότι ο πλανήτης δεν ήταν ποτέ αρκετά θερμός ώστε να λειώσει το παγωμένο διοξείδιο του άνθρακα (ισχυρό αέριο του θερμοκηπίου) που υπάρχει στους πόλους. Άρα, το νερό του Άρη δεν ήταν ποτέ υγρό για μεγάλα διαστήματα, εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια.
Στη διαλεύκανση του μυστηρίου ίσως βοηθήσει τώρα το ραντάρ MARSIS του Mars Express, το οποίο πρόκειται να ενεργοποιηθεί σύντομα για να ανιχνεύσει υγρό νερό και πάγο στα ανώτερα στρώματα του εδάφους.
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΚΑΙ ΑΥΤΟ
Εδώ και πολλές δεκαετίες, οι αστρονόμοι είχαν αναρωτηθεί αν υπάρχει νερό στον Άρη. Χάρις στο Mars Express της ESA, ένα μεγάλο μέρος των υποθέσεων που είχαν γίνει για το νερό έχει αντικατασταθεί με γεγονότα. Το Mars Express προωθήθηκε στις 2 Ιουνίου του 2003 και έχει αλλάξει τον τρόπο που σκεφτόμαστε για τον Άρη.
Από τις αποστολές Βίκινγκ της δεκαετίας του '70, οι πλανητικοί επιστήμονες άλλαξαν την αντίληψη που είχαμε για την παρουσία του νερού στον κόκκινο πλανήτη αρκετές φορές, περνώντας από την εικόνα ενός ξηρού πλανήτη σε αυτό ενός θερμότερου και υγρότερου. Τα στοιχεία του Mars Express ρίχνουν τώρα ένα νέο φως στο σύνθετο ζήτημα της εξέλιξης του νερού στον κόκκινο πλανήτη.
Δεξιά: χαρακτηριστικά πάγου στην περιοχή Deuteronilus Mensae
"Ξαναγράφουμε την ιστορία του Άρη", λέει ο Gerhard Neukum, του Ελεύθερου Πανεπιστημίου στο Βερολίνο, και κύριος υπεύθυνος για τη στερεοσκοπική κάμερα υψηλής ανάλυσης του διαστημοσυσκευής (HRSC).
"Η μεγάλη εικόνα ενός θερμού και υγρού Άρη δεν είναι απολύτως σωστή. Οποιαδήποτε θερμή υγρή περίοδος κράτησε μερικές μόνο εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Εδώ και τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια η περίοδος αυτή τελείωσε", προσθέτει. Τρία όργανα στην του διαστημοσυσκευή ήταν στο κέντρο αυτής της επανάστασης στην αντίληψη που έχουμε τώρα για τον Άρη. Το πρώτο είναι το MARSIS, ένα ραντάρ για την ανίχνευση κάτω από την επιφάνεια. Από τον Ιούλιο του 2005, το MARSIS έχει εξετάσει τι συμβαίνει κάτω από την επιφάνεια του Άρη σε βάθος χιλιάδων μέτρων. Είναι η πρώτη φορά που έχουν πραγματοποιηθεί τέτοιες έρευνες.
"Το MARSIS μας έχει δείξει ότι πολλά από τα ανώτερα στρώματα του Άρη περιέχουν πάγο από νερό", εξηγεί ο Jeffrey Plaut του JPL, που είναι συνυπεύθυνος στα πειράματα του MARSIS.
Στην κοιλάδα Marwth Vallis (γκρι), το όργανο OMEGA χαρτογράφησε ορυκτά πλούσια σε νερό (μπλε). Δεν έχουν ανιχνευτεί ένυδρα μεταλλεύματα ή ιζήματα μέσα στο κανάλι ή κάπου αλλού. Πάντως, η ροή προς τα έξω ήταν τόσο ορμητική ικανή να διαβρωθούν και να εκτεθούν αρχαία ενυδατωμένα μεταλλεύματα πλούσια σε άργιλο, επισημαίνοντας έτσι μια πρώιμη εποχή στην οποία είχε παρουσία το νερό στον Άρη.
Οι επιστήμονες ανίχνευσαν άφθονο υδάτινο πάγο στις Αρειανές πολικές περιοχές και ένιωσαν επίσης μια έκπληξη από από τα πρώτα - πρώτα αποτελέσματα που έστειλε πίσω το MARSIS. Όταν το ραντάρ έφτασε πάνω από τα μέσα βόρεια γεωγραφικά πλάτη της περιοχής Chryse Planitia, τα σήματα παρουσίασαν ένα θαμμένο κρατήρα λόγω πτώσης ενός μεγάλου αντικειμένου, κάτω από την επιφάνεια. Μέσα σε αυτή τη δομή υπήρχε ένα παχύ στρώμα υλικού πλούσιου από, ενδεχομένως, σε νερό και πάγο."Βρήκαμε δεξαμενές πάγου που ποτέ δεν είχαν φανεί πριν", αναφέρει ο Plaut", αλλά δεν γνωρίζουμε ακριβώς πότε και πού το νερό στον Άρη ήταν υγρό."
"Οι τελευταίες παρατηρήσεις από το όργανο MARSIS έχουν γίνει στο Νότιο Πόλο", προσθέτει ο Giovanni Picardi, ερευνητής του MARSIS, από το πανεπιστήμιο La Sapienza της Ρώμης. "Η ποιότητα των προκαταρκτικών αποτελεσμάτων της προηγμένης ανάλυσης είναι πραγματικά συναρπαστική και ελπιδοφόρος, όσον αφορά τους κύριους επιστημονικούς στόχους του πειράματός μας". Οι στόχοι περιλαμβάνουν την ανίχνευση του, κάτω από την επιφάνεια, νερού.
Το δεύτερο όργανο, το OMEGA, είναι ένα ορυκτολογικό φασματόμετρο χαρτογράφησης στα ορατά και υπέρυθρα μήκη κύματος, που έχει κάνει γιγαντιαία βήματα για την απάντηση αυτής της ερώτησης. Το OMEGA ανιχνεύει τα μεταλλεύματα στην επιφάνεια του Άρη. Τρία μεταλλεύματα ειδικά μας αποκαλύπτουν την ιστορία του Αρειανού νερού.
"Έχουμε δείξει ότι το νερό θα μπορούσε να είναι σταθερό στην επιφάνεια του Άρη αλλά όχι για πάρα πολύ καιρό", τονίζει ο Jean-Pierre Bibring, του Ινστιτούτου Αστροφυσικής στο Orsay και κύριος υπεύθυνος για το OMEGA.
Το OMEGA ανίχνευσε αργιλικά μεταλλεύματα που διαμορφώθηκαν κατά τη διάρκεια μιας μακροχρόνιας έκθεσης τους στο νερό, αλλά μόνο στις παλαιότερες περιοχές του Άρη. Αυτό το νερό έρεε μόνο κατά τη διάρκεια των πρώτων-πρώτων εκατό εκατομμυρίων ετών της ιστορίας του πλανήτη. Όταν αυτές οι ποσότητες του νερού χάθηκαν, το νερό έπειτα περιστασιακά έβγαινε από μέσα από τον πλανήτη αλλά γρήγορα εξατμίστηκε.
Κατά τη διάρκεια της εξάτμισης το νερό αυτό δημιούργησε θειικά άλατα, το δεύτερο μετάλλευμα που το OMEGA ανίχνευσε. Όταν ακόμη και αυτό σταμάτησε και το υπόλοιπο νερό στον Άρη πάγωσε μόνιμα, τότε η ατμόσφαιρα βαθμιαία έκανε το έδαφος κόκκινο με τη δημιουργία του τρίτου ορυκτού που το OMEGA ανίχνευσε, το οξείδιο του σιδήρου.
Ο Άρης ήταν όπως είναι τώρα για δισεκατομμύρια χρόνια. "Είναι αξιοπρόσεκτο ότι, για πρώτη φορά, έχουμε προσδιορίσει πού και πότε το υγρό νερό μπορεί να είναι παρόν στον Άρη. Δεν είναι όπως νομίζαμε στο παρελθόν", λέει ο Bibring.
Δεξιά: Η εικόνα από το όργανο HRSC δείχνει το Βόρειο κύριο κανάλι στην περιοχή Kasei Valles, που πιθανά είχε σχηματιστεί από μια γιγάντια ροή νερούΣύνδεση ηφαιστειακών περιοχών με τις ροές
Οι εικόνες δεξιά παρουσιάζουν επίσης την τεράστια κοιλάδα, Kasei Valles, χαραγμένη από έναν γιγάντιο Αρειανό παγετώνα, ο οποίος διατηρήθηκε για χίλια χρόνια κατά τη διάρκεια της εποχής, που έπεσε η θερμοκρασία στον πάρα πολύ χαμηλά για να ρέει το νερό πάνω από την επιφάνεια.
"Βλέπουμε λοιπόν μια σαφή σύνδεση μεταξύ των ηφαιστειακών περιοχών και στις ροές του νερού", λέει ο Neukum. Οπουδήποτε υπήρχε ηφαιστειακή δραστηριότητα στον Άρη, έχει λειώσει το νερό μέσα στον Άρη και το άφησε να ρέει στην επιφάνεια.Μερικές από αυτές τις ροές είναι πρόσφατες - γεωλογικά μιλώντας. "Στο πόδι του Όρους Όλυμπος ,το όργανο HRSC βλέπει στοιχεία για τις ροές του νερού που έχουν συμβεί μέσα στα τελευταία 30 εκατομμύρια χρόνια", λέει ο Neukum.
Τα στοιχεία του Mars Express έρχονται ακόμα προς τη Γη από τα πολυπληθή όργανα της διαστημοσυσκευής - HRSC, MARSIS, Omega, PFS, SPICAM, ASPERA και MaRS. Όλα αυτά εξετάζουν όλες τις πτυχές του Αρειανού περιβάλλοντος - μελετώντας τα ατμοσφαιρικά αέρια για να ψάξουν για ενδεχόμενες βιολογικές διαδικασίες, ανιχνεύοντας σύννεφα σε μεγάλο ύψος και κρυμμένα ηφαίστεια.
"Η διαστημοσυσκευή Mars Express έχει δώσει πρωτοφανή στοιχεία για την ιστορία του νερού στον Άρη. Τώρα, κοιτάζουμε προς τα εμπρός σε νέες έρευνες, που θα στηριχτούν σε αυτήν την κληρονομιά", εξηγεί ο Augustin Chicarro, ειδικός επιστήμονας του Mars Express στην ESA.Συνεχίζει την κληρονομιά του Mars Express το Mars Reconnaisance Orbiter (MRO) της NASA
Το πιο πρόσφατο διαστημικό σκάφος της NASA που είναι στον Άρη, το Mars Reconnaisance Orbiter (MRO), φέρνει ειδικά όργανα που καθοδηγούνται από αυτά του Mars Express. Πολλοί επιστήμονες από αυτούς που δουλεύουν για το MARSIS εργάζονται τώρα στο ραντάρ του ASI (SHARAD) του MRO. Το τελευταίο είναι συντονισμένο για να εστιάσει στα πιο ρηχά στρώματα του Άρη, ενώ το MARSIS ήταν για τα βαθύτερα στρώματα. Το αδελφό όργανο του OMEGA στη διαστημοσυσκευή MRO είναι το φασματόμετρο CRISM. Αυτό θα εξετάσει λεπτομερέστερα τα μεταλλεύματα πάνω στην Αρειανή επιφάνεια. Εντούτοις, το όργανο έχει ένα μικρό οπτικό πεδίο μόνο, έτσι θα χρειαστεί την καθοδήγηση.
"Θα στοχεύσει πρώτιστα στις περιοχές που το OMEGA έχει παρουσιάσει ότι είναι ενδιαφέρουσες", λέει ο Bibring.
Η αποστολή αυτή θα δώσει τέτοιες πληροφορίες που θα συγκρίνονται, ή θα είναι και καλύτερης ποιότητας, με αυτές που θα συγκεντρώναμε αν πετούσαμε πάνω από τη Γη με ένα εμπορικό επιβατικό σκάφος", δήλωσε ο επικεφαλής του προγράμματος της αποστολής.
Κατά την πτήση του σκάφους γύρω από τον Άρη, οι επιστήμονες θα αξιοποιήσουν την εξαιρετικά υψηλής ευκρίνειας φωτογραφική μηχανή HiRISE για να εντοπίσουν τις καταλληλότερες για προσγείωση περιοχές των ρομποτικών οχημάτων εξερεύνησης Phoenix Mars Lander το 2008 και του Mars Science Laboratory το 2009. Το τελευταίο διαστημικό όχημα αποτελεί μια μεγαλύτερη εκδοχή των δίδυμων ρομποτικών γεωλόγων Spirit και Opportunity που πραγματοποιούν περιηγητική εξερεύνηση την επιφάνεια του πλανήτη από το 2004.
Από τις μέχρι τώρα φωτογραφίες που ελήφθησαν από τα όργανα του σκάφους σε ύψος 289,7 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη διαφαίνονται ραβδώσεις στην επιφάνεια που διαμορφώθηκαν από το νερό που κάποτε έρεε, ενώ φωτογραφίες από κρατήρα στο νότιο ημισφαίριο του Άρη υποδεικνύουν ότι η ροή του νερού σε αυτή την περιοχή ήταν γεωλογικά πρόσφατη.
Επίσης, οι φωτογραφίες δείχνουν τμήματα πάγου, στα οποία είναι εγκλωβισμένα σωματίδια σκόνης, κάτι που δείχνει ότι οι έντονες κλιματικές αλλαγές ολοκληρώθηκαν μόλις πριν από 100.000 χρόνια.
Στην περιοχή Mawrth Vallis εντοπίστηκαν φασματομετρικά εναποθέσεις αργίλου που σχηματίστηκαν σε υγρές συνθήκες όπως σε στάσιμο νερό και σε ρυάκια.
Οι παρατηρήσεις από το MRO στο Πολικό Κάλυμμα Πάγου έδειξαν ότι η σύνθεση του παλαιότερου στρώματος είναι παρόμοια με του νεώτερου. Αυτό μας λέει ότι η συγκέντρωση της σκόνης στην Αρειανή ατμόσφαιρα θα μπορούσε να επηρεάζεται από την κίνηση του πλανήτη.
Το διαστημικό σκάφος MRO, που θα επιστρέψει στη Γη το 2008, θα φέρει δέκα φορές περισσότερες πληροφορίες από ό,τι είχαν φέρει συνολικά όλες οι προηγούμενες αποστολές στον πλανήτη, μέχρι σήμερα.
Πηγή: ESA, NASA
Ψάχνουν στη Σελήνη τον νέο πλανήτη... Γη
Ψάχνουν στη Σελήνη τον νέο πλανήτη... Γη
Η ΝASA αποφάσισε την εκτόξευση δύο διαστημικών οχημάτων -ένα εκ των οποίων θα είναι επανδρωμμένο- με σκοπό τη συγκέντρωση πληροφοριών για τον αποικισμό του γειτονικού μας δορυφόρου .
Εχουν περάσει 40 χρόνια από την πρώτη επίσκεψη του ανθρώπου στην επιφάνεια της Σελήνης και ήδη ο νέος πύραυλος που θα μας επιτρέψει να κάνουμε την επιστροφή μας εκεί πάνω πραγματικότητα, έχει αρχίσει να παίρνει σάρκα και οστά. Την περασμένη εβδομάδα ο νέος πύραυλος «Αρης Ι-Χ» ήταν έτοιμος για το παρθενικό του ταξίδι που έχει προγραμματιστεί να γίνει κάποια στιγμή το φθινόπωρο. Η απόφαση για την κατασκευή του νέου πυραύλου πάρθηκε από τη NASA το 2006, όταν ανέθεσε στην εταιρεία Λόκχιντ-Μάρτιν την κατασκευή του διαστημοπλοίου «Ωρίων» που θα επιτρέψει στην Αμερική να επιστρέψει στον γειτονικό μας δορυφόρο με μια νέα γενιά εξερευνητών, μισό περίπου αιώνα μετά την τελευταία επανδρωμένη αποστολή του προγράμματος «Απόλλων» στη Σελήνη το 1972. Ο πύραυλος-φορέας που θα μεταφέρει τον «Ωρίωνα» σε γήινη τροχιά θα είναι ο πύραυλος «Αρης Ι».
Η διατροφή των αστροναυτών διαμορφώνεται με βάση τα φυτά των σεληνιακών θερμοκηπίων.
Ακολουθεί ο «Αρης V».
Για την επανδρωμένη, όμως, αποστολή στη Σελήνη και αργότερα προς τον Αρη, θα χρησιμοποιηθεί ένας ακόμη πιο ισχυρός και προηγμένος πύραυλος με την ονομασία «Αρης V».
Ο τεράστιος αυτός πύραυλος θα έχει ύψος ενός ουρανοξύστη 28 ορόφων (110 περίπου μέτρα), ακριβώς ίδιο με το ύψος του πυραύλου «Κρόνος V» και την ικανότητα να μεταφέρει σε γήινη τροχιά 130 τόνους, ενώ σε σύγκριση η μεταφορική ικανότητα του «Αρης Ι» περιορίζεται στους 25 τόνους.
Το κύριο διαστημόπλοιο για τη Σελήνη θα είναι το «Ωρίων», ενώ για τη μεταφορά των αστροναυτών από τη σεληνιακή τους τροχιά προς την επιφάνεια του δορυφόρου μας, θα χρησιμοποιηθεί ένα διαστημικό όχημα παρόμοιο με τη σεληνάκατο του προγράμματος «Απόλλων», με το ίδιο σκεπτικό που ακολουθήθηκε στον σχεδιασμό και του «Ωρίωνα».
Το παράξενο αραχνοειδές σχήμα των σεληνιακών σκαφών έγκειται στο ότι δεν υπάρχει ανάγκη αεροδυναμικής συμμετρίας στο άνευ ατμόσφαιρας περιβάλλον του Διαστήματος και της Σελήνης, όπως άλλωστε ίσχυε και στην περίπτωση των σεληνακάτων του «Απόλλωνα».
Καθένα από τα διαστημικά αυτά οχήματα θα περιλαμβάνει τη μηχανή προσσεληνώσεως, η οποία θα χρησιμεύει επίσης και ως ένα είδος φρένου κατά τη διάρκεια της προσεδάφισης.
Για τον μετέπειτα αποικισμό της Σελήνης συνεργάζονται ήδη πολλοί ερευνητές από διάφορες ειδικότητες, ανάμεσά τους νανοτεχνολόγοι, γενετιστές, κυτταρικοί βιολόγοι, βοτανολόγοι και μηχανικοί. Οι έρευνές τους έχουν ως αντικειμενικό στόχο να δημιουργήσουν ένα είδος βιονικών φυτών!
Διατροφή με σεληνιακά... προϊόντα
Η διατροφή των πρώτων αστροναυτών έχει αρχίσει να διαμορφώνεται με βάση τα φυτά που θα καλλιεργούνται στα σεληνιακά θερμοκήπια. Στο Πανεπιστήμιο Κορνέλ μια ομάδα από βιολόγους και μηχανικούς διαμορφώνουν νέες συνταγές φαγητών που έχουν αποδειχτεί ιδιαίτερα νόστιμα και υγιεινά. Με αυτό τον τρόπο το 85 τοις εκατό της τροφής των αποίκων
θα προέρχεται από δικές τους καλλιέργειες, αφού οι νέες τεχνοτροπίες θα μπορούν να παράγουν ζάχαρη και λάδι ακόμη και από φυτά όπως είναι οι πατάτες και το σιτάρι! Τέλος, πολλά από τα μέρη των φυτών που δεν τρώγονται, όπως είναι οι ρίζες, θα αποτελούν τροφή για ορισμένα είδη ψαριών, δίνοντας έτσι μεγαλύτερη ποικιλία πρωτεϊνών στο διαιτολόγιο των αποίκων.
Υπάρχουν φυσικά αρκετά ακόμη τεχνικά προβλήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν και ήδη πολλά απ’ αυτά επιλύονται καθημερινά. Σε εργαστήρια πανεπιστημίων διερευνώνται οι τεχνικές που θα οδηγήσουν τελικά σε μια συμβίωση ανθρώπων, φυτών, μικροβίων και μικρομηχανών για τη δημιουργία ενός οικοσυστήματος που θα έχει τη δυνατότητα να συντηρεί τους διαστημικούς ταξιδιώτες και αποίκους για απεριόριστο χρόνο.
Στο Πανεπιστήμιο Περντιού, για παράδειγμα, σχεδιάζεται ένα αυτοτροφοδοτούμενο περιβάλλον που θα καθαρίζει και θα ανακυκλώνει τα πάντα.
Σ’ ένα τέτοιο σύστημα τα φυτά θα παρέχουν τροφή και οξυγόνο στους αποίκους ενώ ορισμένα μικρόβια θα αποσυνθέτουν τα προϊόντα του μεταβολισμού του ανθρώπινου οργανισμού.
Η αντιστροφή των πόλων είναι κοντά
Η αντιστροφή των πόλων είναι κοντά
Πόλοι που περιπλανώνται
Οι ερευνητές, που καθοδηγήθηκαν από τον Andrew Biggin του πανεπιστημίου της Ουτρέχτης, έκαναν αυτή την ανακάλυψη όταν ανέλυσαν βράχους που διαμορφώθηκαν μεταξύ 2,45 έως 2,82 δισεκατομμύρια έτη πριν.
Η ιστορία του γήινου μαγνητικού πεδίου γράφεται στους βράχους με το πέρασμα του χρόνου. Επειδή αυτοί οι βράχοι "μαγνητίζονται" κατά την διάρκεια του σχηματισμού τους, οι επιστήμονες μπορούν να ανακαλύψουν ποια κατεύθυνση είχαν τότε οι πόλοι και πόσο ισχυρό ήταν το γήινο μαγνητικό πεδίο εκείνη την περίοδο. Οι μαγνητικοί πόλοι δεν μένουν σταθεροί σε ένα σημείο αλλά περιπλανιούνται γύρω από την γειτονιά των γεωγραφικών πόλων όλη την ώρα - ο βόρειος μαγνητικός πόλος βρίσκεται αυτήν την περίοδο στην καναδική Αρκτική. Εντούτοις, σε σχετικά τακτά χρονικά διαστήματα σε όλη την ιστορία των 4,5 δισεκατομμυρίων ετών του πλανήτη, οι μαγνητικοί πόλοι έχουν αντιστραφεί εντελώς. Μερικές χιλιάδες χρόνια πριν από μια αντιστροφή, το μαγνητικό πεδίο αρχίζει βαθμιαία να γίνεται πιο ασθενές, κάτι που θα μπορούσε να προκαλέσει προβλήματα στους κατοίκους του πλανήτη.
"Το γήινο μαγνητικό πεδίο είναι σημαντικό για την προστασία της ατμόσφαιρας, και σε μας, από την καταστροφή που προκαλείται από τον ηλιακό άνεμο," εξηγεί ο Biggin. "Χρησιμοποιείται, επίσης, από μας και άλλα είδη (κυρίως τα μεταναστευτικά πουλιά) για τη ναυσιπλοΐα". Μια αύξηση στον ηλιακό άνεμο θα αναστάτωνε τα ηλεκτρικά δίκτυα και τις επικοινωνίες.
Τα τρέχοντα αρχεία μετρήσεων προτείνουν ότι η επόμενη αντιστροφή έχει ήδη αργήσει λέει. "Κατά μέσον όρο, υπάρχει μια αντιστροφή σε κάθε 400.000 χρόνια περίπου, αλλά αυτό μεταβάλλεται αρκετά." Το γεωλογικό αρχείο προτείνει ότι η τελευταία αντιστροφή έγινε περίπου πριν 800.000 χρόνια.
Επιπλέον, υπάρχουν ήδη στοιχεία για να αποδειχτεί ότι το πεδίο έχει αποδυναμωθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων αιώνων - μερικά αρχαιολογικά υπολείμματα προτείνουν ότι το πεδίο ήταν πολύ ισχυρότερο στην εποχή της ρωμαϊκής αυτοκρατορίας, περίπου 2.000 χρόνια πριν.
Μην πετάξετε την πυξίδα σας
Μην πετάξετε όμως την πυξίδα σας, μπορεί να μην συμβούν σημαντικές αλλαγές στη διάρκεια της ζωής μας. "Η διαδικασία της αντιστροφής είναι πολύ απρόβλεπτη," λέει ο Biggin. "Θα μπορούσαμε να είμαστε στην αρχή μιας αντιστροφής που θα συνέβαινε στους επόμενους αιώνες, ή και σε μερικά εκατομμύρια χρόνια".
Ακόμα και τότε, η αντιστροφή θα είναι μια αργή διαδικασία, η οποία μπορεί να κρατήσει μερικές χιλιάδες χρόνια για να ολοκληρωθούν.
Αλλά τι θα γίνει στους ζωντανούς οργανισμούς; Μια άλλη δημοσίευση, στο Nature, πρότεινε ότι μερικά είδη που στηρίζονται στο μαγνητικό πεδίο για τα ταξίδια τους ή τον προσανατολισμό τους, έχουν κτυπηθεί από τις αντιστροφές πόλων στο παρελθόν.
Ο συντάκτης εκείνης της έρευνας David Gubbins, του πανεπιστημίου του Λιντς στην Αγγλία, τονίζει ότι μερικοί μονοκύτταροι οργανισμοί που στηρίχθηκαν στο μαγνητισμό, πιθανά εξαφανίστηκαν κατά τη διάρκεια των προηγούμενων αντιστροφών. Τα ανθρώπινα όντα επέζησαν των αντιστροφών στο παρελθόν, εντούτοις, προσθέτει ο Gubbins, "πιθανά μπορεί να βγούμε σώοι στην επόμενη αντριστροφή."
--------------------------------------------------------------------------------
Τα αρχεία του παλαιομαγνητισμού δείχνουν ότι το γεωμαγνητικό πεδίο υπάρχει για τουλάχιστον τρία δισεκατομμύρια χρόνια. Εντούτοις, το πεδίο που βασίζεται στο μέγεθος και την ηλεκτρική αγωγιμότητα του γήινου πυρήνα, εάν δεν παραγόταν συνεχώς, θα είχε διασπαστεί περίπου σε 20.000 χρόνια, καθώς η θερμοκρασία του πυρήνα είναι πάρα πολύ υψηλή για να στηρίξει το μόνιμο μαγνητισμό. Επιπλέον, τα αρχεία του παλαιομαγνητισμού δείχνουν ότι η πολικότητα του μαγνητικού πεδίου έχει αντιστραφεί πολλές φορές κατά το παρελθόν, ο μέσος χρόνος μεταξύ των αντιστροφών είναι κατά προσέγγιση 400.000 χρόνια. Υπάρχουν βέβαια και μεμονωμένα γεγονότα αντιστροφής που κρατούν λίγες χιλιάδες χρόνια.
Ο James Ross εντόπισε το Βόρειο Πόλο για πρώτη φορά το 1831 μετά από ένα εξαντλητικό αρκτικό ταξίδι κατά τη διάρκεια του οποίου το σκάφος του είχε κολλήσει στον πάγο για τέσσερα χρόνια. Κανένας άλλος δεν ξαναπήγε εκεί κατά τον 19ο αιώνα. Το 1904, ο Roald Amundsen βρήκε τον Βόρειο Πόλο αλλά ανακάλυψε ότι είχε μετακινηθεί -- τουλάχιστον 50 km από την εποχή του Ross.
Μάλιστα ο Βόρειος Πόλος συνεχίζει να κινείται, κατά τη διάρκεια του 20ού αιώνα, με μια μέση ταχύτητα 10 km ετησίως, πρόσφατα δε επιταχύνθηκε και έφτασε τα 40 km ετησίως. Με αυτό το ρυθμό θα αφήσει τη Βόρεια Αμερική και σε μερικές δεκαετίες θα φθάσει στη Σιβηρία.
--------------------------------------------------------------------------------
Οι επιστήμονες θεωρούν ότι ο κύριος μηχανισμός για τη δημιουργία και τη διατήρηση του μαγνητικού πεδίου είναι ο μηχανισμός του δυναμό (self excited dynamo). Η φυσική αρχή του δυναμό είναι απλή και βασίζεται στις ίδιες αρχές που λειτουργεί και το δυναμό ενός ποδηλάτου. Φυσικά στην περίπτωση της Γης η κατανόηση του φαινομένου ούτε απλή είναι ούτε και πλήρης.
Η λειτουργία ενός δυναμό στηρίζεται στην αρχή της επαγωγής. Η σχετική δηλαδή κίνηση ενός αγωγού μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο, θα εμφανίσει στα άκρα του αγωγού μια ηλεκτρική τάση. Κι αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι μέσα στον αγωγό υπάρχουν ελεύθερα φορτία (ηλεκτρόνια δηλαδή) που κινούνται μαζί με τον αγωγό. Οπότε αφού κινούνται μέσα στο μαγνητικό πεδίο αυτά τα φορτία (ηλεκτρόνια) θα δεχτούν μία δύναμη Lorentz κάθετη στο μαγνητικό πεδίο και την διεύθυνση κίνησης. Η κίνηση αυτή των ηλεκτρονίων έχει σαν αποτέλεσμα να δημιουργείται ρεύμα μέσα στον αγωγό. Όμως αυτό το ρεύμα με τη σειρά του μπορεί να δημιουργήσει μαγνητικό πεδίο, το οποίο συνεισφέρει στο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.
Στην περίπτωση της Γης τα πράγματα δεν είναι τόσο απλά γιατί έχουμε το πρόβλημα της εμφάνισης του κυρίαρχου μαγνητικού πεδίου της Γης. Στο εσωτερικό της Γης, αντί για κάποιο αγωγό, έχουμε ένα αγώγιμο ρευστό το οποίο κινείται και από την κίνησή του δημιουργούνται ρεύματα (ηλεκτρονίων και ιόντων). Η περιοχή στην οποία συμβαίνει αυτή η κίνηση δεν είναι το εσωτερικό μέρος του πυρήνα γιατί είναι στερεό. Αλλά στο εξωτερικό τμήμα του πυρήνα κοντά στον εσωτερικό μανδύα, γι αυτό και λέγεται εξωτερικός ρευστός πυρήνας και έχει περίπου την πυκνότητα και την αγωγιμότητα του σιδήρου. Υπάρχει ακόμα μία διαφορά από την παραπάνω περίπτωση του δυναμό του ποδηλάτου και αυτή είναι το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Ενώ στο δυναμό του ποδηλάτου υπάρχει εξωτερικός μαγνήτης που διαμορφώνει ένα κυρίαρχο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, στην περίπτωση της Γης, το μαγνητικό πεδίο δημιουργείται, ενισχύεται και επιβιώνει από καθαρά εσωτερικές διαδικασίες της κίνησης του αγώγιμου ρευστού.
Δηλαδή το πρόβλημα που έχουν οι γεωφυσικοί να ερμηνεύσουν ανάγεται στο πως μπορεί ένα αγώγιμο ρευστό με την κίνησή του να δημιουργήσει και να συντηρήσει ένα μεγάλης κλίμακας διπολικό μαγνητικό πεδίο. Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε μοντέλα μαγνητοϋδροδυναμικής στην περιοχή του εξωτερικού ρευστού πυρήνα της Γης. Οι εξισώσεις των μοντέλων αυτών είναι πολύ περίπλοκες και μπορούν να λυθούν μόνο σε υπερυπολογιστές.
Αυτό το πρόβλημα έχει λυθεί εδώ και μερικά χρόνια και υπάρχουν κάποια μοντέλα, όπως των Gary A Glatzmaier και Peter Olson, που περιγράφουν αρκετά καλά το μαγνητικό πεδίο της Γης και την συμπεριφορά του. Οι Glatzmaier και Olson πιστεύουν πως προκειμένου να υπάρχει αποτελεσματικό γεωδυναμό αρκούν να υπάρχουν τρεις βασικές προϋποθέσεις.
Α. Πρέπει να υπάρχει ρευστός αγώγιμος πυρήνας προκειμένου να μπορούν να αναπτυχθούν εκεί τα ρεύματα που θα συντηρήσουν το μαγνητικό πεδίο.
Β. Θα πρέπει να υπάρχει μία πηγή ενέργειας, η οποία να κινεί το ρευστό ώστε αυτό να μετατρέπει την κινητική ενέργεια σε μαγνητικό πεδίο. Αυτή η πηγή ενέργειας είναι κυρίως η θερμική ενέργεια που έχει παγιδευτεί στο εσωτερικό του πλανήτη από την δημιουργία του, η οποία κατά την προσπάθειά της να βγει προς τα έξω δημιουργεί φαινόμενα μεταφοράς στον ρευστό εξωτερικό πυρήνα, όπως έχουμε την κυκλοφορία του αέρα στην ατμόσφαιρα.
Γ. Πρέπει ο πλανήτης να περιστρέφεται έτσι ώστε να μπορούν να εμφανιστούν δυνάμεις Coriolis. Οι δυνάμεις Coriolis θα έχουν ως αποτέλεσμα να συστρέφουν τη ροή του ρευστού όπως αυτή δημιουργείται εξαιτίας των φαινομένων μεταφοράς (φαινόμενο αντίστοιχο με τους κυκλώνες στην ατμόσφαιρα). Από αυτή τη συστροφή τελικά το αποτέλεσμα είναι να ενισχύεται το μαγνητικό πεδίο φτάνοντας τελικά σε μία κατάσταση περίπου σταθερής έντασης.
Είναι σημαντικό να τονίσουμε πως το μαγνητικό πεδίο που αντιλαμβανόμαστε στην επιφάνεια της Γης σαν διπολικό δεν είναι στην πραγματικότητα έτσι και στο εσωτερικό της Γης. Πρόκειται για ένα αρκετά περίπλοκο μαγνητικό πεδίο στην περιοχή του συνόρου του εξωτερικού ρευστού πυρήνα με τον μανδύα, που αποτελείται και από ανώτερης τάξης πολύπολα, τα οποία όμως εξασθενούν μέχρι να φτάσουν στην επιφάνεια (και εξασθενεί όχι ανάλογα με την απόσταση).
Τα υπολογιστικά μοντέλα εξηγούν αρκετά καλά και το φαινόμενο της αναστροφής του μαγνητικού πεδίου της Γης. Γιατί παρατηρείται ότι υπάρχει μία δυναμική ανάμεσα σε μία κατάσταση που προσπαθεί να ανατρέψει το κυρίαρχο διπολικό μαγνητικό πεδίο και σε μία κατάσταση όπου αυτό διατηρείται. Τις περισσότερες φορές, επικρατεί η σταθερότητα του μαγνητικού πεδίου για χιλιάδες χρόνια, αλλά κάποιες φορές το πεδίο αντιστρέφεται. Ενώ με την όλη διαδικασία, η οποία διαρκεί μερικές χιλιάδες χρόνια, το μαγνητικό πεδίο της Γης δεν εξαφανίζεται, αλλά γίνεται πιο περίπλοκο.
Πηγή: http://www.es.ucsc.edu/~glatz/pub/glatzmaier_roberts_contphys_1997.pdf
Μια αντιστροφή του γήινου μαγνητικού πεδίου θα μπορούσε να συμβεί πιο σύντομα από όσο νομίζαμε μέχρι τώρα, σύμφωνα με ολλανδούς επιστήμονες που αναφέρουν ότι το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη γίνεται βαθμιαία λιγότερο σταθερό.
Μια αντιστροφή των πόλων θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις σε όλα: από τη ναυσιπλοΐα και τον επικοινωνιακό εξοπλισμό έως τη σύνθεση της ατμόσφαιρας, λένε οι εμπειρογνώμονες. Η μαγνητόσφαιρα της Γης μας προστατεύει από τις επικίνδυνες εξάρσεις των ηλιακών καταιγίδων και τον ηλιακό άνεμο.
Η έκθεση, που δημοσιεύθηκε στο βρετανικό περιοδικό Nature Geoscience, διαπίστωσε ότι οι αντιστροφές είναι πολύ πιο συνηθισμένες τα τελευταία 200 εκατομμύρια χρόνια, από όσο ήταν παλιά στην ιστορία του πλανήτη.
Οι ερευνητές, που καθοδηγήθηκαν από τον Andrew Biggin του πανεπιστημίου της Ουτρέχτης, έκαναν αυτή την ανακάλυψη όταν ανέλυσαν βράχους που διαμορφώθηκαν μεταξύ 2,45 έως 2,82 δισεκατομμύρια έτη πριν.
Η ιστορία του γήινου μαγνητικού πεδίου γράφεται στους βράχους με το πέρασμα του χρόνου. Επειδή αυτοί οι βράχοι "μαγνητίζονται" κατά την διάρκεια του σχηματισμού τους, οι επιστήμονες μπορούν να ανακαλύψουν ποια κατεύθυνση είχαν τότε οι πόλοι και πόσο ισχυρό ήταν το γήινο μαγνητικό πεδίο εκείνη την περίοδο. Οι μαγνητικοί πόλοι δεν μένουν σταθεροί σε ένα σημείο αλλά περιπλανιούνται γύρω από την γειτονιά των γεωγραφικών πόλων όλη την ώρα - ο βόρειος μαγνητικός πόλος βρίσκεται αυτήν την περίοδο στην καναδική Αρκτική. Εντούτοις, σε σχετικά τακτά χρονικά διαστήματα σε όλη την ιστορία των 4,5 δισεκατομμυρίων ετών του πλανήτη, οι μαγνητικοί πόλοι έχουν αντιστραφεί εντελώς. Μερικές χιλιάδες χρόνια πριν από μια αντιστροφή, το μαγνητικό πεδίο αρχίζει βαθμιαία να γίνεται πιο ασθενές, κάτι που θα μπορούσε να προκαλέσει προβλήματα στους κατοίκους του πλανήτη.
"Το γήινο μαγνητικό πεδίο είναι σημαντικό για την προστασία της ατμόσφαιρας, και σε μας, από την καταστροφή που προκαλείται από τον ηλιακό άνεμο," εξηγεί ο Biggin. "Χρησιμοποιείται, επίσης, από μας και άλλα είδη (κυρίως τα μεταναστευτικά πουλιά) για τη ναυσιπλοΐα". Μια αύξηση στον ηλιακό άνεμο θα αναστάτωνε τα ηλεκτρικά δίκτυα και τις επικοινωνίες.
Τα τρέχοντα αρχεία μετρήσεων προτείνουν ότι η επόμενη αντιστροφή έχει ήδη αργήσει λέει. "Κατά μέσον όρο, υπάρχει μια αντιστροφή σε κάθε 400.000 χρόνια περίπου, αλλά αυτό μεταβάλλεται αρκετά." Το γεωλογικό αρχείο προτείνει ότι η τελευταία αντιστροφή έγινε περίπου πριν 800.000 χρόνια.
Επιπλέον, υπάρχουν ήδη στοιχεία για να αποδειχτεί ότι το πεδίο έχει αποδυναμωθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων αιώνων - μερικά αρχαιολογικά υπολείμματα προτείνουν ότι το πεδίο ήταν πολύ ισχυρότερο στην εποχή της ρωμαϊκής αυτοκρατορίας, περίπου 2.000 χρόνια πριν.
Μην πετάξετε την πυξίδα σας
Μην πετάξετε όμως την πυξίδα σας, μπορεί να μην συμβούν σημαντικές αλλαγές στη διάρκεια της ζωής μας. "Η διαδικασία της αντιστροφής είναι πολύ απρόβλεπτη," λέει ο Biggin. "Θα μπορούσαμε να είμαστε στην αρχή μιας αντιστροφής που θα συνέβαινε στους επόμενους αιώνες, ή και σε μερικά εκατομμύρια χρόνια".
Ακόμα και τότε, η αντιστροφή θα είναι μια αργή διαδικασία, η οποία μπορεί να κρατήσει μερικές χιλιάδες χρόνια για να ολοκληρωθούν.
Αλλά τι θα γίνει στους ζωντανούς οργανισμούς; Μια άλλη δημοσίευση, στο Nature, πρότεινε ότι μερικά είδη που στηρίζονται στο μαγνητικό πεδίο για τα ταξίδια τους ή τον προσανατολισμό τους, έχουν κτυπηθεί από τις αντιστροφές πόλων στο παρελθόν.
Ο συντάκτης εκείνης της έρευνας David Gubbins, του πανεπιστημίου του Λιντς στην Αγγλία, τονίζει ότι μερικοί μονοκύτταροι οργανισμοί που στηρίχθηκαν στο μαγνητισμό, πιθανά εξαφανίστηκαν κατά τη διάρκεια των προηγούμενων αντιστροφών. Τα ανθρώπινα όντα επέζησαν των αντιστροφών στο παρελθόν, εντούτοις, προσθέτει ο Gubbins, "πιθανά μπορεί να βγούμε σώοι στην επόμενη αντριστροφή."
--------------------------------------------------------------------------------
Τα αρχεία του παλαιομαγνητισμού δείχνουν ότι το γεωμαγνητικό πεδίο υπάρχει για τουλάχιστον τρία δισεκατομμύρια χρόνια. Εντούτοις, το πεδίο που βασίζεται στο μέγεθος και την ηλεκτρική αγωγιμότητα του γήινου πυρήνα, εάν δεν παραγόταν συνεχώς, θα είχε διασπαστεί περίπου σε 20.000 χρόνια, καθώς η θερμοκρασία του πυρήνα είναι πάρα πολύ υψηλή για να στηρίξει το μόνιμο μαγνητισμό. Επιπλέον, τα αρχεία του παλαιομαγνητισμού δείχνουν ότι η πολικότητα του μαγνητικού πεδίου έχει αντιστραφεί πολλές φορές κατά το παρελθόν, ο μέσος χρόνος μεταξύ των αντιστροφών είναι κατά προσέγγιση 400.000 χρόνια. Υπάρχουν βέβαια και μεμονωμένα γεγονότα αντιστροφής που κρατούν λίγες χιλιάδες χρόνια.
Ο James Ross εντόπισε το Βόρειο Πόλο για πρώτη φορά το 1831 μετά από ένα εξαντλητικό αρκτικό ταξίδι κατά τη διάρκεια του οποίου το σκάφος του είχε κολλήσει στον πάγο για τέσσερα χρόνια. Κανένας άλλος δεν ξαναπήγε εκεί κατά τον 19ο αιώνα. Το 1904, ο Roald Amundsen βρήκε τον Βόρειο Πόλο αλλά ανακάλυψε ότι είχε μετακινηθεί -- τουλάχιστον 50 km από την εποχή του Ross.
Μάλιστα ο Βόρειος Πόλος συνεχίζει να κινείται, κατά τη διάρκεια του 20ού αιώνα, με μια μέση ταχύτητα 10 km ετησίως, πρόσφατα δε επιταχύνθηκε και έφτασε τα 40 km ετησίως. Με αυτό το ρυθμό θα αφήσει τη Βόρεια Αμερική και σε μερικές δεκαετίες θα φθάσει στη Σιβηρία.
--------------------------------------------------------------------------------
Οι επιστήμονες θεωρούν ότι ο κύριος μηχανισμός για τη δημιουργία και τη διατήρηση του μαγνητικού πεδίου είναι ο μηχανισμός του δυναμό (self excited dynamo). Η φυσική αρχή του δυναμό είναι απλή και βασίζεται στις ίδιες αρχές που λειτουργεί και το δυναμό ενός ποδηλάτου. Φυσικά στην περίπτωση της Γης η κατανόηση του φαινομένου ούτε απλή είναι ούτε και πλήρης.
Η λειτουργία ενός δυναμό στηρίζεται στην αρχή της επαγωγής. Η σχετική δηλαδή κίνηση ενός αγωγού μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο, θα εμφανίσει στα άκρα του αγωγού μια ηλεκτρική τάση. Κι αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι μέσα στον αγωγό υπάρχουν ελεύθερα φορτία (ηλεκτρόνια δηλαδή) που κινούνται μαζί με τον αγωγό. Οπότε αφού κινούνται μέσα στο μαγνητικό πεδίο αυτά τα φορτία (ηλεκτρόνια) θα δεχτούν μία δύναμη Lorentz κάθετη στο μαγνητικό πεδίο και την διεύθυνση κίνησης. Η κίνηση αυτή των ηλεκτρονίων έχει σαν αποτέλεσμα να δημιουργείται ρεύμα μέσα στον αγωγό. Όμως αυτό το ρεύμα με τη σειρά του μπορεί να δημιουργήσει μαγνητικό πεδίο, το οποίο συνεισφέρει στο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.
Στην περίπτωση της Γης τα πράγματα δεν είναι τόσο απλά γιατί έχουμε το πρόβλημα της εμφάνισης του κυρίαρχου μαγνητικού πεδίου της Γης. Στο εσωτερικό της Γης, αντί για κάποιο αγωγό, έχουμε ένα αγώγιμο ρευστό το οποίο κινείται και από την κίνησή του δημιουργούνται ρεύματα (ηλεκτρονίων και ιόντων). Η περιοχή στην οποία συμβαίνει αυτή η κίνηση δεν είναι το εσωτερικό μέρος του πυρήνα γιατί είναι στερεό. Αλλά στο εξωτερικό τμήμα του πυρήνα κοντά στον εσωτερικό μανδύα, γι αυτό και λέγεται εξωτερικός ρευστός πυρήνας και έχει περίπου την πυκνότητα και την αγωγιμότητα του σιδήρου. Υπάρχει ακόμα μία διαφορά από την παραπάνω περίπτωση του δυναμό του ποδηλάτου και αυτή είναι το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Ενώ στο δυναμό του ποδηλάτου υπάρχει εξωτερικός μαγνήτης που διαμορφώνει ένα κυρίαρχο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, στην περίπτωση της Γης, το μαγνητικό πεδίο δημιουργείται, ενισχύεται και επιβιώνει από καθαρά εσωτερικές διαδικασίες της κίνησης του αγώγιμου ρευστού.
Δηλαδή το πρόβλημα που έχουν οι γεωφυσικοί να ερμηνεύσουν ανάγεται στο πως μπορεί ένα αγώγιμο ρευστό με την κίνησή του να δημιουργήσει και να συντηρήσει ένα μεγάλης κλίμακας διπολικό μαγνητικό πεδίο. Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε μοντέλα μαγνητοϋδροδυναμικής στην περιοχή του εξωτερικού ρευστού πυρήνα της Γης. Οι εξισώσεις των μοντέλων αυτών είναι πολύ περίπλοκες και μπορούν να λυθούν μόνο σε υπερυπολογιστές.
Αυτό το πρόβλημα έχει λυθεί εδώ και μερικά χρόνια και υπάρχουν κάποια μοντέλα, όπως των Gary A Glatzmaier και Peter Olson, που περιγράφουν αρκετά καλά το μαγνητικό πεδίο της Γης και την συμπεριφορά του. Οι Glatzmaier και Olson πιστεύουν πως προκειμένου να υπάρχει αποτελεσματικό γεωδυναμό αρκούν να υπάρχουν τρεις βασικές προϋποθέσεις.
Α. Πρέπει να υπάρχει ρευστός αγώγιμος πυρήνας προκειμένου να μπορούν να αναπτυχθούν εκεί τα ρεύματα που θα συντηρήσουν το μαγνητικό πεδίο.
Β. Θα πρέπει να υπάρχει μία πηγή ενέργειας, η οποία να κινεί το ρευστό ώστε αυτό να μετατρέπει την κινητική ενέργεια σε μαγνητικό πεδίο. Αυτή η πηγή ενέργειας είναι κυρίως η θερμική ενέργεια που έχει παγιδευτεί στο εσωτερικό του πλανήτη από την δημιουργία του, η οποία κατά την προσπάθειά της να βγει προς τα έξω δημιουργεί φαινόμενα μεταφοράς στον ρευστό εξωτερικό πυρήνα, όπως έχουμε την κυκλοφορία του αέρα στην ατμόσφαιρα.
Γ. Πρέπει ο πλανήτης να περιστρέφεται έτσι ώστε να μπορούν να εμφανιστούν δυνάμεις Coriolis. Οι δυνάμεις Coriolis θα έχουν ως αποτέλεσμα να συστρέφουν τη ροή του ρευστού όπως αυτή δημιουργείται εξαιτίας των φαινομένων μεταφοράς (φαινόμενο αντίστοιχο με τους κυκλώνες στην ατμόσφαιρα). Από αυτή τη συστροφή τελικά το αποτέλεσμα είναι να ενισχύεται το μαγνητικό πεδίο φτάνοντας τελικά σε μία κατάσταση περίπου σταθερής έντασης.
Είναι σημαντικό να τονίσουμε πως το μαγνητικό πεδίο που αντιλαμβανόμαστε στην επιφάνεια της Γης σαν διπολικό δεν είναι στην πραγματικότητα έτσι και στο εσωτερικό της Γης. Πρόκειται για ένα αρκετά περίπλοκο μαγνητικό πεδίο στην περιοχή του συνόρου του εξωτερικού ρευστού πυρήνα με τον μανδύα, που αποτελείται και από ανώτερης τάξης πολύπολα, τα οποία όμως εξασθενούν μέχρι να φτάσουν στην επιφάνεια (και εξασθενεί όχι ανάλογα με την απόσταση).
Τα υπολογιστικά μοντέλα εξηγούν αρκετά καλά και το φαινόμενο της αναστροφής του μαγνητικού πεδίου της Γης. Γιατί παρατηρείται ότι υπάρχει μία δυναμική ανάμεσα σε μία κατάσταση που προσπαθεί να ανατρέψει το κυρίαρχο διπολικό μαγνητικό πεδίο και σε μία κατάσταση όπου αυτό διατηρείται. Τις περισσότερες φορές, επικρατεί η σταθερότητα του μαγνητικού πεδίου για χιλιάδες χρόνια, αλλά κάποιες φορές το πεδίο αντιστρέφεται. Ενώ με την όλη διαδικασία, η οποία διαρκεί μερικές χιλιάδες χρόνια, το μαγνητικό πεδίο της Γης δεν εξαφανίζεται, αλλά γίνεται πιο περίπλοκο.
Πηγή: http://www.es.ucsc.edu/~glatz/pub/glatzmaier_roberts_contphys_1997.pdf