Hvorfor er Mars rød?

Da det stod klart torsdag 18. februar klokken 21.55 dansk tid, at rumfartøjet Perseverance var ankommet succesfuldt til Mars, sad den danske astronaut Andreas Mogensen og Mars-forskeren Kjartan Kinch parat ved tasterne for at svare på spørgsmål fra Videnskab.dk’s læsere.

Iblandt henvendelserne kom et spørgsmål fra Bjørn på fem år fra Roskilde:

»Hvorfor er Mars orange?«

»Mars er orange på grund af en masse rust-rødt støv på overfladen og i atmosfæren. Og det støv er rust-rødt fordi det faktisk indeholder rust fra jern i stenene på Mars, som er rustet,« lød Kjartan Kinchs svar på live-chatten.

Her på redaktionen synes vi, at spørgsmålet er så interessant, at det fortjener at blive undersøgt til bunds.

For hvad er det præcis for noget støv? Og hvordan er jernet i stenene rustet?

Vi har derfor ringet til Kjartan Kinch, der er lektor ved Astrofysik og Planetforskning ved Københavns Universitet for at få ham til at uddybe sit svar.

Vi har også hevet fat i Per Nørnberg, som er lektor emeritus ved Institut for Geoscience ved Aarhus Universitet, og som i mange år har forsket i jordforholdene på Mars.

Den røde farve

For nogle vil Mars mest af alt se orange ud, mens andre oftest vil mene, at Mars er rød.

Da forskerne generelt omtaler Mars som rød, vil vi gøre det samme i denne artikel.

Der findes to måder, hvorpå man kan forklare, hvorfor Mars er rød:

Den simple og den komplekse måde.

Lad os starte med den simple måde. For på de nye fotos fra den nylig landede Mars-rover Perseverance, står Jordens naboplanet knivskarpt. Klipperne er alt mellem brune og let orange, og der er et skær af rødt.

Den samme røde farve er også den, dine øjne møder, hvis du ser gennem et teleskop fra din baghave.

Og hvad er så årsagen?

Rumfartøjet Perserverance dokumenterer flittigt sin rejse på Twitter, hvor man tydeligt kan se det røde støv på Mars’ overflade:

Den simple forklaring

»Mars er en tør ørken. Der er ikke noget flydende vand. Så dannes der det her fine støv, som der i øvrigt også gør mange steder på Jorden,« fortæller Kjartan Kinch og fortsætter:

»Støvet dannes ved nedbrydning af stenene, og i løbet af den nedbrydning sker der en oxidering, altså det jern, der er i stenene, det ruster, og danner nogle rustforbindelser.«

\ Læs mere

Dansk opdagelse skaber stor debat om støv i Solsystemet

Det støv, som Kjartan Kinch omtaler, er fyldt med rust, og støvet ligger i et tyndt lag over store dele af Mars eller blæser rundt over overfladen eller oppe i atmosfæren.

Her kan du gå på opdagelse på Mars’ overflade via et 360-graders fotografi, som rumfartøjet Curiosity tog i perioden 24. november til 1. december 2019:

»Det er ikke, fordi at der ligger metertykke lag af støv, men der skal ikke så meget til at ændre det visuelle indtryk,« forklarer Kjartan Kinch.

Når jern optræder i sten, optræder det enten i forbindelserne jern II eller jern III (jerns to iltingstrin, red). Og det er jern III, der har denne her karakteristiske røde farve, som Mars er kendt for.

Den komplicerede forklaring

Mars-forskerne forstår endnu ikke alle detaljerne bag støvets oprindelse, og dets kemiske og geologiske egenskaber, men man ved, at farven på det røde støv skyldes mineralet hematit.

»Der er et stort indhold af jern i basalten på Mars, og det er rigtigt, at forvitringen (nedbrydningen, red) af basalten kan give ophav til den røde farve af hematit.«

»Den røde farve og mineralegenskaberne på Mars var den egentlige grund til, at vi startede vores Mars-projekt på Aarhus Universitet,« siger Per Nørnberg, der siden 2001 har arbejdet på Mars Simuleringslaboratoriet i Aarhus.

Inden da havde Per Nørnberg arbejdet med røde og magnetiske jorde i Midtjylland, som faktisk minder en del om jorden på Mars.

»Den røde farve af de jorde (i Midtjylland, red) skyldes hematit, men der er også en magnetisk fase (jordlag, red) i, som ikke burde være der; nemlig mineralet maghemit, og det giver jorden magnetiske egenskaber, som ligner støvet på Mars.«

I jorden findes også mineralerne ferrihydrit og goethit, og i årenes løb har Nørnberg og hans kollegaer publiceret flere studier om både jorden i Midtjylland og på Mars.

Der er noget meget interessant ved det støv, mener Per Nørnberg.

Da de to amerikanske rovere Spirit og Opportunity i januar 2004 landede to forskellige steder på Mars, havde fartøjerne kameraer med.

Her kunne Mars-forskere kigge med ud over landskabet, hvor man med jævne mellemrum kunne se, at der kom en lille skypumpe forbi.

»De skypumper hvirvler alt det røde støv op, så det står som sådan en søjle. Efter, en skypumpe har passeret landskabet, kan man se, at sporet efter skypumpen bliver mørkt og gråt, som er den oprindelige farve af Mars.«

»Det betyder, at det støvlag er meget, meget tyndt. Millimeter tyndt nogle steder,« siger Per Nørnberg.

I perioder er den røde planet ramt af gigantiske støvstorme, der gør, at man ikke kan se udefra ned på Mars’ overflade. Når stormene er overstået, kan man se, at støvet har fordelt sig overalt.

\ Læs mere

Se vilde billeder af Mars-storm fra før helvedet brød løs

Ifølge Per Nørnberg minder fænomenet om det, man ser i Middelhavsområdet, hvor man kan se, at der nogle gange kommer vinde fra Sahara, der sender støv op i atmosfæren, og det kan ende i vindueskarmene og alle mulige andre steder langt oppe i Europa.

Fænomenet så man så sent som i februar i år, da skyer med støv fra Sahara fløj tusindvis af kilometer nordpå og på vejen passerede den danske himmel.

Under støvet

Hvis man skal sige noget om farven, og hvad det er for mineraler, man ser, er det godt at have et spektrometer med.

Det har man haft med på Mars, fortæller Per Nørnberg.

‘The Gamma Ray Spectrometer’ (GRS, red) var en samling af tre forskellige instrumenter, der var med på Mars Odyssey-rumfartøjet, der ankom til planeten i 2001.

Med en kombination af de tre instrumenter lærte forskerne om kompositionen af Mars’ overflade.

Hvis man lykkedes med at landsætte et spektrometer på andre planeter, kunne man sandsynligvis lære meget mere om deres sande farve og overfladernes sammensætning, men det er ikke helt lige så let som på Mars.

»På Venus har man for eksempel en meget aggressiv atmosfære, der gør det umuligt at landsætte instrumenter på overfladen, som kan overleve i længere tid,« fortæller Per Nørnberg.

På Mars ved man til gengæld, at der under det røde støv ligger en grålig basalt, som er Mars’ oprindelige farve.

\ Læs mere

Is, vand og metan: Her er de vigtigste opdagelser om Mars fra det seneste årti

Mars’ oprindelige basaltoverflade bestod blandt andet af det magnetiske mineral magnetit, som Per Nørnberg har forsket i:

»Vi har vist, at magnetit kan omdannes til hematit. Sådan har Mars transformeret sig fra den sorte til den røde farve.«

Nørnberg har både foretaget eksperimenter, hvor man simulerede udviklingen i en atmosfære, der indeholdt vanddamp, og en der ikke gjorde, og resultatet var det samme uanset forholdet i atmosfæren.

Når sandkornene stødte ind i hinanden skete der nemlig det samme i en række forskellige atmosfærer:

Sandkornene blev aktiveret på overfladen, og den aktiveringsenergi, de får ud af det, går ind og reagerer direkte med både faste stoffer og gasser, som omdanner magnetit til hematit.

Drømmer om en støvprøve

Ved dannelsen af støvet på Mars har de forskellige jernmineraler gennemgået flere omdannelser, men selvom man har undersøgt det i flere år, har man fortsat ikke fundet et svar på, hvorfor disse omdannelser opstår.

Derfor vil Per Nørnberg også meget gerne undersøge støvet fra den røde planet med sine egne øjne.

»Det, som gør støvet meget interessant, og hvorfor jeg også meget gerne vil have en jordprøve fra Mars, det er, at støvet er magnetisk.«

Man har undersøgt, hvorfor materialer på Mars er magnetiske. Og det er de, fordi de indeholder titanomagnetit, der blot er magnetit med indbygget titan, forklarer Nørnberg.

»Mineralkorn i støvstørrelse er meget vanskelige at lave ved mekanisk bearbejdning. Når mineralkorn er små nok, går de (på Jorden, red) i opløsning og forsvinder som opløst materiale i vand. Derfor er det mineralstøv, vi finder på Jorden, oftest dannet ved udfældning i vand.«

»Fine jernpartikler på Jorden udfældet i vand vil ikke indeholde titan, og vi får derfor ikke titanomagnetit eller forløbere herfor udfældet på Jorden.«

Man ved fra analyser af støvet i Mars’ atmosfære, at magnetit indeholder meget lidt titanium.

»Spørgsmålet er så, om støvet kan være kværnet basalt med titanomagnetit, eller om det, som på Jorden, kommer fra udfældning i vand.«

»Det er derfor, at det ville være særdeles interessant at få fingre i blot en lille smule støv fra Mars,« siger Per Nørnberg.

Forskerne ved også, at Mars har haft en masse vand på overfladen på et tidspunkt. På hele den nordlige halvkugle, der ligger noget lavere end den sydlige, har der blandt andet engang været et hav.

»Jeg tror, at Mars’ støv er dannet i forbindelse med udfældninger, hvor jern har været opløst i vand,« siger Per Nørnberg.

\ Læs mere

Flere søer gemmer sig måske under Mars’ is. Kan de huse liv?

Ikke langt fra Mars til Midtjylland

Når opløst jern fra basaltmineraler kommer ud i vand med ilt i, fælder det ud som okker og kan videreomdannes til mineralet maghemit, der er magnetisk, og derfra videreiltes til mineralet hæmatit.

Det er denne udvikling, man for eksempel har set i Midtjylland, hvor der både forekommer okker, hematit og den magnetiske fase maghemit.

Og det er denne omdannelse af jernmineralerne, som man fortsat ikke kender mekanismen bag – heller ikke på Jorden.

»Det er meget interessant at finde ud af, om der har været en forvitring på overfladen af Mars af samme type, som man har set det på Jorden.«

En klippe forvitrer, når den bliver nedbrudt i naturen. Det kan ske både fysik og kemisk. Det sker fysisk, når vejret og de omkringliggende omgivelser slider på stenene, og der er tale om en kemisk forvitring, når stenene nedbrydes eller bliver omdannet gennem en kemisk reaktion.

»Det er tydeligt på de billeder vi får tilbage, at der har været store vandløb på Mars,« siger Per Nørnberg.

NASA’s rumfartøj Perseverance landede i forrige måned i et stort krater, hvor der formodentlig har været en sø, mener han:

»Det ser i hvert fald ud til, at der er skyllet materiale ud i kanten af området som et delta.«

»Det vil man gerne lave analyse af, så man kan se, om deltaområdet ligner et tilsvarende på Jorden, som kunne indeholde stromatolitter: De ældste, kendte fossiler, der kan beskrives som fossilerede mikrobielle måtter. De skyldes biologiske processer, og hvis man virkelig kan finde sådan nogle strukturer på Mars, så er det 100 procent sikkert, at der har været mikrobiologisk liv på Mars,« fortæller Per Nørnberg.

\ Læs mere

Historiens sværeste Mars-landing: Perseverance dumpede ned mellem en tåge af død

Lange udsigter

Hvis det skal lykkes NASA og ESA at hente en prøve tilbage fra Mars, er der mange ting, der skal gå op i en højere enhed.

Og her har Perseverance en nøglerolle.

»Det, der er meget specielt ved denne (Perserverance, red) er, at den er et led i et større projekt, hvor den skal forsøge at bore nogle prøver op, og putte dem i nogle små containere og efterlade dem på overfladen.

»Så lyder aftalen, at ESA skal være med til at hente dem sammen med NASA. De flyves så til en satellit i kredsløb om Mars for derfra senere at sendes til Jorden.«

Der er dog lange udsigter til, at missionen skal lykkes:

»Hvis alt går, som det skal, varer det 10 år, før prøverne kommer tilbage til Jorden,« siger Per Nørnberg.

Første skridt vil være, at Perseverance er i stand til at bore prøverne op og lægge dem i containere på overfladen, så man kan hente dem på et senere tidspunkt.

»Det er en af de meget spændende ting, som er helt forskelligt fra, hvad man har prøvet tidligere,« afslutter Per Nørnberg.

Vi krydser fingre for, at der ikke går alt for lang tid, før Per Nørnberg får fat i sin prøve fra Mars. Vi siger samtidig tak til både ham og Kjartan Kinch for at gøre os klogere på Mars.

Der skal også lyde en stor tak til Bjørn for spørgsmålet på live-chatten, og til alle jer andre, der også var interesseret i at lære mere fra Kjartan Kinch og Andreas Mogensen.

\ Læs mere

Danskere med i historisk bedrift: Maskine har brygget ilt på Mars

\ Læs mere

Hvor meget skrammel er der på Mars?

\ Læs mere

»Fantastisk«: Ny video viser hæsblæsende marslanding