Kæmpe infografik: 10 ting, du ikke vidste om Mars

Det er nu mere end 60 år siden, de første rumsonder satte kurs mod Mars og helt ændrede vores opfattelse af den røde planet. Man vidste godt, at det meste af Mars var en kold, rød ørken – men kunne de mørke områder være tegn på liv?

De første nærbilleder overraskede, for ingen havde på forhånd gættet, at der var kratere på Mars ligesom på Månen. Allerede et par år senere kom nye billeder, der viste en helt anden side af Mars med enorme vulkaner, dybe kløfter og tegn på gamle flodlejer, hvor der måske engang havde strømmet vand.

Disse opdagelser har ført til at en af hovedopgaverne i den moderne marsforskning: At forstå, hvordan og hvorfor Mars har ændret fra at være en planet, der i hvert fald på nogle punkter har lignet Jorden, til den iskolde klode, vi finder i dag.

For at hjælpe med et overblik over marsforskningen får du i denne artikel 10 infografikker, der gennemgår alt det, du ikke vidste om Mars!

Du kan nøjes med at kigge på infografikkerne, der oprindeligt er udformet af det europæiske rumagentur ESA, men du får også en masse spændende ekstradetaljer og uddybninger, hvis du læser artiklen.

Vi ønsker god fornøjelse med læsningen – vi er sikre på, at alle vil kunne finde ting, de ikke vidste om Mars.

1. Disse rumsonder og rovere er i spil

Ingen anden planet i Solsystemet har haft besøg af så mange rumsonder som Mars.

Siden rumalderens begyndelse har der været sat 23 satellitter i bane om Mars. Langt de fleste virker ikke længere, men som vist på infografikken er der 8 satellitter, 2 landere og 3 rovere i spil i 2024.

De sidst ankomne er rumsonden Hope fra Emiraterne, den kinesiske rumsonde Tianwen-1, der omfatter en satellit og en lander/rover, samt den amerikanske rover Perseverance (tidligere kaldet Mars 2020) – og i de kommende år vil der komme flere rumsonder.

Ser vi på satellitterne, så løser de mange forskellige opgaver:

• Mars Odyssey, Mars Express, Mars Reconnaisance Orbiter, den indiske Mangalyaan samt Emiraternes HOPE har alle til opgave at kortlægge Mars og følge, hvad der ellers sker deroppe såsom store støvstorme og andet.
• Maven studerer den tynde marsatmosfære – specielt hvor meget luft atmosfæren taber ud i rummet.
• Og Mars Trace Gas Orbiter studerer sporstoffer i atmosfæren som metan, der kan være tegn på liv.

Af rovere er der en kinesisk rover ved navn Zhurong og de to amerikanske rovere Curiosity og Perseverance på Mars. Zhurong er dog ikke længere aktiv.

Desuden har vi rumsonden/landeren Insight, der har studeret det indre af Mars, specielt marsskælv. Den er endda blevet fotograferet fra rummet af den amerikanske Mars Reconnaisance Orbiter, som nok er den satellit, som kan tage de mest detaljerede billeder af Mars. Insight er heller ikke længere aktiv.

2. Sådan holdes kontakten med Mars

Det, vi hører om, er rumsonderne og deres opdagelser. Men bag hvert billede og måling står et stort arbejde med at få sendt data tilbage til Jorden.

Der var engang helt tilbage ved rumalderens begyndelse, at man talte om, at rumsonden skulle udstyres med et kamera, som optog billederne på en god gammeldags film. For overhovedet at se billederne skulle sonden så sendes på en mange måneder lang rejse tilbage til Jorden, blot for at landsætte en kapsel med filmen, som så ville blive fremkaldt i et laboratorium.

Disse planer blev dog aldrig til noget. Allerede de første billeder af Mars blev sendt til Jorden elektronisk, hvilket ikke er helt simpelt over en afstand på mange millioner kilometer. Da det er begrænset, hvor stærk en sender, der kan monteres på en rumsonde, har det været nødvendigt at bygge store antenneanlæg her på Jorden med enorme parabolantenner, der har en diameter på mellem 26 og 70 meter.

Det mest berømte af disse anlæg er Deep Space Network med antenner i Californien (Goldstone), Spanien (Madrid) og Australien (Canberra). Med tre stationer fordelt på denne måde kan man døgnet rundt holde kontakt med enhver rumsonde. Du kan således på denne hjemmeside følge arbejdet lige nu på alle antenner. Ved at klikke på en antenne kan du nemlig se, hvad den er i gang med.

Et radiosignal er mellem 4 og 24 minutter om at nå fra Jorden til Mars, og det betyder naturligvis, at man ikke kan fjernstyre en rumsonde her fra Jorden. Man kan dagligt sende nye instrukser op og så ellers sørge for, at rumsonden selv kan klare mindre problemer. Der er ingen tvivl om, at brugen af kunstig intelligens på rumsonder vil vokse meget i de kommende år.

Selvom Mars målt med Solsystemets størrelse er tæt på Jorden, så kræver det alligevel en kraftig radiosender og en god parabolantenne for at overføre data med en rimelig fart her til Jorden.

Det er ikke så svært fra en sonde, ser kredser om Mars. De er nemlig alle udstyret med store solvinger og store antenner. Men for en rover, der kører rundt nede på Mars, er en direkte kontakt ikke så let, da man for at spare på vægten ikke har det helt store sendeudstyr med. Derfor går næsten al kontakt via en eller flere relæsatellitter – på infografikken er vist et eksempel, nemlig Trace Gas Orbiter. Den har altså to opgaver, nemlig at lede efter sporstoffer i marsatmosfæren og virke som relæ, der modtager signaler fra rovere på overfladen og sender dem videre til Jorden.

Der er flere andre satellitter af denne type. På denne hjemmeside kan du læse om, hvad den Europæiske Mars Express-sonde har udrettet som relæsatellit.

3. Vejret på Mars følges tæt

En vigtig del af marsforskningen er konstante og gode vejrudsigter. Nu er det ikke, fordi Mars har så forfærdeligt meget vejr, bortset fra de store og ofte langvarige støvstorme. De er et problem, hvis en rover eller lander får strøm fra solceller, for ikke alene blokerer støvet for sollyset, men det kan også direkte lægge sig på solcellerne, så de ikke kan levere fuld strøm, når støvstormen er overstået.

Det var især et problem for de første rovere som Spirit og Opportunity, og derfor får moderne rovere som Curiosity og Perseverance også deres strøm fra plutoniumgeneratorer, som kan levere strøm både nat og dag. Især på grund af de meget lave nattemperaturer, som ofte når ned nær de -100 grader Celcius, er det nødvendigt med strøm, også om natten, for at holde instrumenterne så varme, at de ikke bliver ødelagt.

I dag har mange landere og rovere deres egne små vejrstationer, der trofast sender daglige rapporter op til de satellitter, som kredser om Mars. De holder også øje med vejret på Mars, bare set fra oven, så vi har efterhånden et godt overblik over vejret på Mars

Du kan på denne hjemmeside se en vejrrapport fra Mars – bemærk, hvor mange sonder der deltager i målingerne.

ExoMars, som er vist til højre på infografikken, er endnu ikke opsendt. Den var oprindeligt et fælles projekt mellem ESA og den russiske rumfartsorganisation, Roskosmos, men efter invasionen af Ukraine i 2022 ophørte samarbejdet. Nu vil ESA selv opsende ExoMars, men først i 2028.

Målinger viser, at lufttrykket på Mars varierer meget fra nat til dag. Det skyldes, at atmosfæren er så tynd, at den er let både at opvarme og afkøle. Men ud over denne naturlige variation er der en anden effekt, som betyder, at Mars nu har tabt det meste af sin atmosfære.

4. Mars-atmosfæren blæser væk

Det er atmosfæren, der gør det muligt for livet at eksistere her på Jorden. Men det er svært for en planet at holde på en atmosfære, der består af molekyler, som bevæger sig hurtigt rundt mellem hinanden.

Både Jorden, Mars og Venus taber hele tiden atmosfære ud i rummet, men tabet har været størst for Mars. For flere milliarder år siden havde Mars en så tæt atmosfære, at klimaet var varmere på grund af drivhuseffekten, og desuden var lufttrykket så højt, at der kunne strømme vand på overfladen – noget, vi stadig kan se spor efter. I dag er Mars en iskold ørken med kun en meget tynd atmosfære.

Man kan altså ikke bare tage en atmosfære for noget givet, så det er vigtigt at forstå de processer, der fører til tab af atmosfære, for at kunne vurdere om Jorden kan lide samme skæbne som Mars. Så studiet af ’Atmospheric Escape’ er en vigtig del af udforskningen af Mars.

Der er især to faktorer, som afgør, om en planet kan holde på en af atmosfære, der jo består af en masse molekyler, som bevæger sig rundt mellem hinanden:

• Tyngdekraften. En stærk tyngdekraft gør det lettere at holde på molekylerne, så de ikke bare flyver væk ud i rummet. Mars har sammenlignet med Venus og Jorden en svag tyngdekraft.
• Magnetfeltet. Et stærkt magnetfelt beskytter atmosfæren mod solvinden, der er en strøm af især protoner og elektroner, som kommer fra Solen med en fart på flere hundrede km i sekundet. Et stærkt magnetfelt afbøjer solvindens partikler, før de når ned i atmosfæren, men hvis magnetfeltet er svagt, rammer solvinden lige ned i atmosfæren.

Når solvinden møder molekylerne i en atmosfære, kan det føre til, at en del molekyler ved sammenstødet får så meget fart på, at de ender med at forsvinde ud i rummet. Mars har kun et meget svagt magnetfelt. Det har Venus også, men til gengæld en stærk tyngdekraft. Endelig er Venusatmosfæren så tæt, at den sagtens kan miste gasser i lang tid, uden at det kan mærkes. Jorden har både en stærk tyngdekraft og et stærkt magnetfelt.

Trods sit magnetfelt taber Jorden omkring 90 ton atmosfære på et døgn, men da Jordens atmosfære har en samlet masse på 5∙10¹⁵ ton, er det ikke et tab, der betyder noget i en overskuelig fremtid. At forstå Jordens atmosfære, og hvordan den undslipper til rummet, er imidlertid nøglen til at forstå atmosfæren på andre planeter, og det kan være afgørende i vores jagt på beboelige planeter og udenjordisk liv.

Det skal dog lige nævnes, at de store gasplaneter Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun alle har en så stærk tyngdekraft, at de ikke har problemer med at holde på atmosfæren.

5. Mars har flere ozonlag

Det er ikke uden grund, at vi er glade for vores ozonlag højt oppe i atmosfæren, da det er ozon, der beskytter os mod den ultraviolette stråling fra Solen. Uden ozon var der rigtig meget liv her på Jorden, som ikke ville overleve. Det er bestemt ikke uden grund, vi har været bekymrede over det såkaldte ozonhul over sydpolen, der er skabt af en gruppe kemiske forbindelser kaldet CFC-gasser, som vi selv har udledt til atmosfæren.

Som man kan se på denne video, eksisterer hullet stadig, men er heldigvis ikke vokset:

Ozon er et molekyle, der består af tre iltatomer og altså har formlen O₃, så man skulle tro, at der slet ikke var ozon på hverken Venus eller Mars, der jo kun har meget lidt ilt i deres atmosfærer, som mest består af CO₂. Det var derfor lidt af en overraskelse, da man fandt spor af ozon både på Venus og Mars.

Forklaringen er, at Solens ultraviolette stråling kan nedbryde CO₂-molekyler og på den måde skabe frie iltatomer, som så kan samle sig til ozon. Processen er vist her, hvor iltatomer er røde og kulstofatomer er blå:

Men meget ozon bliver det ikke til, så den ultraviolette stråling på overfladen af Mars er bestemt farlig, da den nedbryder organiske molekyler. Hvis der findes mikroorganismer på Mars, vil det derfor nok være under overfladen og ikke på overfladen.

Som infografikken viser, er der hele tre ozonlag på Mars, men alle så tynde, at de ikke yder nogen form for biologisk beskyttelse:

• Et ozonlag, som kun er der, når det er forår og sommer på den nordlige halvkugle. (30-60 km oppe)
• Et ozonlag ved vintertid i sydpolsområdet (35-70 km oppe)
• Et ozonlag tæt på overfladen (under 30 km)

Forklaringen hænger sammen med cirkulationen af atmosfæren og med, at det kan blive så koldt på Mars, at CO₂ simpelthen fryser ud af atmosfæren, hvilket naturligvis påvirker produktionen af ozon, men detaljerne er komplicerede.

6. Der er vand på Mars

Man har længe vidst, at der er vand på Mars. Dog ikke flydende vand på overfladen, som vi kender det her fra Jorden, for lufttrykket på Mars er så lavt, at vand simpelthen ville fordampe fra overfladen.

Men der er tydelige spor efter, at vand har strømmet på Mars engang for et par milliarder år siden, da atmosfæren var tættere og klimaet derfor varmere. Det mest direkte tegn på, at der også i dag er vand på Mars, er, at der mange steder er is på overfladen.

Der er flere måder at lede efter spor af vand fra satellitter, der kredser om Mars, og infografikken giver en oversigt. Man kan eksempelvis finde udtørrede flodlejer og med radar endda se ned under overfladen. Nær sydpolen har man således fundet tegn på flydende vand begravet under islag. Man leder også efter hydrerede mineraler, som er mineraler, der kun kan dannes under påvirkning af vand.

Noget af det nyeste er, at radarmålinger også har fundet tegn på underjordisk vand i form af is i et område nærmere ækvator kaldet Medusae Fossae. Radarmålingerne viste tegn på isholdige lag med en tykkelse op til 3,7 meter begravet flere hundrede meter under den støvede overflade. Hvis disse lag af is kunne bringes op til overfladen og danne et hav, så ville havet få en dybde på mellem 1,5 og 2,7 meter med en samlet vandmængde svarende til det Røde Hav her på Jorden.

Medusae Fossae befinder sig på grænsen mellem de forholdsvis flade sletter på den nordlige halvkugle og det kraterdækkede højland på den sydlige halvkugle, og dannelsen af hele dette grænseområde, som har en længde på over 5.000 km, har længe været et mysterium, som man måske nu er ved at løse.

Som det fremgår af grafikken, er meget af kortlægningen vand af Mars udført at Mars Trace Gas Orbiter, der leder efter forskellige gasarter i Mars-atmosfæren, herunder vanddamp og metan. Disse målinger gør det muligt at finde tegn på vand lige under overfladen.

Videnskab.dk har i øvrigt også for ganske nyligt skrevet om et nyt studie, der nu peger på, at flydende vand i for, af et skjult ocean på størrelse med Atlanterhavet muligvis gemmer sig under Mars’ overflade.

7. Metan er et mysterium

Et af de store mysterier på Mars er den sporadiske forekomst af metan i atmosfæren. Der er kun meget lidt metan i mars-atmosfæren, men det vil hurtigt blive nedbrudt af Solens ultraviolette lys, så det metan, vi i dag kan finde i atmosfæren, har ikke været der i lang tid – levetiden for metan på Mars er omkring 400 år, hvilket astronomisk set er en meget kort tid.

Det metan, man finder i atmosfæren på Mars, er sandsynligvis sivet ud i rummet, måske bare uger eller måneder før den bliver observeret. For videnskaben er det helt centrale spørgsmål naturligvis, om der er tale om metan dannet ved rent geologiske processer eller - som her på Jorden - metan dannet ved biologiske processer.

Gode teorier kræver gode observationer, og her er det et problem, at roveren Curiosity, der kører rundt i Gale-krateret, har observeret metan, mens Mars Trace Orbiter, trods nogle meget følsomme instrumenter, ikke har fundet metan, når den kiggede ned i Gale-krateret. Dette problem er stadig uløst.

Et andet stort spørgsmål er, hvorfor atmosfærens indhold af metan ikke er konstant, men varierer temmelig meget. Det kan skyldes, at metanen er dannet biologisk, men nu er der kommet en hel ny teori, nemlig at metanen bliver suget ud fra undergrunden på grund af ændringer i trykket i Mars’ atmosfære. Forskerne bag teorien har på computer simuleret, hvordan metan bevæger sig under overfladen på Mars gennem netværk af underjordiske brud, og her fandt de ud af, at sæsonbestemte ændringer i atmosfære-tætheden kan tvinge metanen op til overfladen i kort tid.

For at løse disse spørgsmål er det vigtigt at vide, om metanen siver ud i atmosfæren kun fra nogle bestemte områder eller fra hele Mars-overfladen. Så metan er et helt centralt emne for den moderne marsforskning.

Exo Mars-roveren er som tidligere nævnt udsat til 2028, så dens målinger må vi vente på. Hvis forsøget går godt, vil målingerne også være værd at vente på, da det bliver den første rover, som kan bore dybt ned i undergrunden for at finde spor efter liv.

8. Mars har polarlys

Opdagelsen af, at Mars har en aurora - det, vi her på Jorden kalder for polarlys - var egentlig ganske uventet, da Mars i dag ikke har et stærkt magnetfelt som Jorden. På Mars taler vi om en aurora og ikke polarlys, fordi lyset kan ses over det meste af planeten og ikke bare tæt på de magnetiske poler som her på Jorden.

Her på Jorden skabes polarlys ved, at elektrisk ladede partikler fra Solen indfanges af Jordens magnetfelt, som så sender partiklerne ned i atmosfæren ved de to magnetiske poler hvor de rammer luftens atomer og derved tilfører dem energi. Denne energi viser sig så ved, at atomerne kan udsende lys.

Mars har i dag ikke noget ’ægte’ magnetfelt, men kun en ganske svag magnetisme fra områder på Mars, der har magnetiske klipper. Disse magnetiske områder findes mest på den kraterdækkede sydlige halvkugle, og de er et tegn på, at Mars engang for milliarder af år siden havde et magnetfelt næsten så stærkt som Jordens og stærkt nok til at magnetisere klipper.

Dette magnetfelt er så spredt og så svagt, at det slet ikke kan styre de elektriske partikler fra Solen på samme måde som her på Jorden, og det giver en helt anden oplevelse, end vi får. Man taler endda om et ’aurora universalis’, fordi fænomenet kan ses de fleste steder på Mars, og ikke bare i polarområderne. Der er tale om en jævn glød på himlen og slet ikke de tæpper og floder af lys, vi oplever her på Jorden, og som jo er noget af en turistattraktion.

En anden forskel er, at de farver, man kan opleve, kun er rød og især grøn, men ikke blå. På Jorden stammer den blå farve fra nitrogen (kvælstof), som udgør 78 procent af Jordens atmosfære, i modsætning til Mars, der næsten ikke har nitrogen i atmosfæren, men kun CO₂. Grunden til, at den grønne farve dominerer, er, at Solens ultraviolette lys slår iltatomer løs fra CO₂ som vist på denne animation, hvor kulstof atomer er blå, og iltatomer er røde. Det er Ilten, som udsender det grønne lys:

Det er ikke så mærkeligt, at Mars engang har haft et magnetfelt, for Mars har en kerne af jern ligesom Jorden. Den store forskel mellem Jorden og Mars, hvad angår magnetfelt, er, at Mars er en meget mindre klode end Jorden og derfor er blevet afkølet hurtigere. Magnetfelter skaber strømme af smeltet metal, og det kræver, at i hvert fald noget af kernen er flydende.

Det er tilfældet på Jorden, men åbenbart ikke længere på Mars, hvor alt tyder på, at Mars har været næsten uden magnetisme i omkring 3,8 milliarder år. Faktisk er magnetfeltet i dag så svagt, at man ikke sjældent kan læse, at Mars er en klode uden magnetfelt.

9. Mars kan følges live

De mange rumsonder, der kredser om Mars, har gjort det muligt at overvåge planeten 24/7. Nogle få rumsonder som Mars Express og den indiske Mangalyaan Orbiter har så høje baner, at de kan overvåge hele Mars, mens andre som den amerikanske Mars Reconaissance Orbiter tager mere detaljerede billeder af små områder.

Mangalyaan virker dog ikke længere. Den ankom til Mars i 2014, men man mistede kontakten i oktober 2022. Den medførte kun få instrumenter, men dens billeder var værdifulde på grund af den meget aflange bane mellem 400 km og 77.000 km over Mars. Nu klares dens opgaver af en arabisk rumsonde fra Emiraterne ved navn Hope, der blev opsendt 2020, og som også har en meget høj bane om Mars, mellem 20.000 og 43.000 km over planeten.

Oversigtsbilleder af Mars er ganske vigtige, fordi Mars har en atmosfære og dermed et vejr. Der er hele tiden noget at overvåge som de store støvstorme, der fra tid til anden kan dække store dele af planeten. Man kan også overvåge, hvorledes de to iskalotters størrelse varierer i takt med årstiderne.

Men det er også vigtigt med mere detaljerede billeder. Som følge af vind kan klitter flytte sig, og der kan forekomme laviner, når materiale falder ned ad kratersiderne. Netop Mars Reconnaisance Orbiter kan fra sin bane kun godt 400 km over Mars tage billeder, der er gode nok til at vise sådanne skred, mens de finder sted.

Som vist på infografikken kommer billederne hurtigt ned til Jorden, selv om radiosignalerne godt kan være en halv time undervejs. Men det vigtige er, at vi i dag har en rimelig god vejrtjeneste for Mars, noget, som vil være vigtigt for fremtidige bemandede ekspeditioner.

ESA har oprettet en hjemmeside her, der har livestreaming fra mange af ESA's rumsonder, herunder Mars Express. Det er derfor muligt at følge, hvad der sker på den røde planet - måske ikke 24/7, men hjemmesiden opdateres jævnligt. De mange links til ESA's andre rumsonder betyder, at det er en side, som det godt kan betale sig at bruge en del tid på.

10. Vi aner ikke, hvordan Mars' måner opstod

Mars har to måner, Phobos og Deimos, der først blev opdaget i 1877. Månerne er så små, at selv den største, nemlig Phobos, ikke engang kan skabe en solformørkelse på Mars, selv om den kredser bare 6.000 km over Mars.

Der er noget mærkeligt ved de to små måner, nemlig at de begge bevæger i i cirkulære baner over Mars. Hvis de bare er indfangne asteroider, ville man forvente meget mere aflange baner og slet ikke baner, der befinder sig næsten lige over ækvator på Mars.

Så det er stadig et mysterium, hvordan Mars har fået de to Måner. Der er fremsat den teori, at de slet ikke er asteroider, men består af materiale slynget ud fra Mars efter et stort meteornedslag – lidt i retning af den måde, man mener, Jordens egen måne er dannet på. En måde at undersøge teorien på er ved at lande på Phobos eller Deimos, indsamle nogle prøver og sende dem tilbage til Jorden, så man kan se, i hvor høj grad månerne er opbygget af de samme materialer, som man finder på Mars.

Det er netop noget, Japan planlægger at gøre med Martian Moons Exploration (MMX), et projekt, hvor også ESA deltager. Man regner med, at MMX skal opsendes i 2026, og at vi 2031 kan modtage prøver fra Phobos.

Infografikkerne er skabt af det europæiske rumagentur, ESA, i 2019. Redigeret og oversat af Videnskab.dk i august 2024.