Mars’tan uzaya bir kaya fırlatmak için gereken basınç, düşünülenden çok daha düşük, çalışmayı keşfediyor

Ağustos 1865’te, 10 kiloluk bir kaya uzaydan Dünya’ya düştü ve Hindistan’ın ücra bir köyü olan Sherghati’ye bir patlama ile indi. Olayın tanıkları tarafından kurtarıldıktan sonra taş, garip nesnenin kaynağını belirlemeye çalışan yerel bir İngiliz yargıcın eline geçti. 1980’lerde araştırmacılar göktaşı parçalarını – sözde şergottitler – bir asırdan fazla inceledikten sonra nihayet uzaylı kökenlerini belirlediler: komşu gezegenimiz Mars.

İnsanlar Mars’tan numuneler getirene kadar, Dünya’da bulunan tek Kızıl Gezegen parçaları, şergotitler gibi Mars meteoritleridir. Bu küçük Marslı gezginler için yolculuk şiddetli oldu: Mars kayalarının Dünya’ya ulaşması için, Mars’ın yerçekiminden kaçmaya yetecek güçle Kızıl Gezegenin yüzeyinden fırlatılmış olmaları gerekir. Bu fırlatma muhtemelen Mars üzerindeki büyük bir etkiden kaynaklanıyordu. Kayalar, bu çarpmanın muazzam sıcaklıklarına ve basınçlarına dayandı ve uzay boşluğundan geçerek sonunda kendi gezegenimize zorunlu iniş yaptı.

On yıllardır bilim adamları, Kızıl Gezegenin parçalarını Dünya’ya gönderen Marslı etki olaylarını modellemek için çalıştılar. Şimdi, Caltech’teki araştırmacılar ve Caltech’in NASA için yönettiği Jet Propulsion Laboratuvarı (JPL), Mars kayalarının yaşadığı sözde “şok basıncını” simüle etmek için deneyler yaptılar. Mars’tan uzaya bir kaya fırlatmak için gereken basıncın başlangıçta düşünülenden çok daha düşük olduğunu bulmuşlardır.

Araştırma, Eleanor ve John R. McMillan Jeoloji ve Jeokimya Profesörü Paul Asimow’un laboratuvarında gerçekleştirildi. Çalışma, dergide çıkan bir makalede anlatılmaktadır. Bilim Gelişmeleri 3 Mayıs’ta ve JPL ile bir işbirliğidir.

Binlerce yıldır Dünya’da çeşitli kaynaklardan gelen meteoritler keşfedildi, ancak kökenleri çok yakın zamana kadar bilinmiyordu. NASA’nın Viking yörünge araçları 1970’lerin sonlarında Mars’ın atmosferik bileşiminin ölçümlerini yaparken, Caltech’ten Ed Stolper (şimdi Yargıç Shirley Hufstedler Jeoloji Profesörü), şergotitlerin Mars’tan geldiğini öne süren ilk kişilerden biriydi – daha sonra ince Mars atmosferindeki gazlar incelendiğinde doğrulandı. göktaşlarında kapsüllenmiş gazlarla eşleşti.

Ancak bir göktaşının bileşiminin bize yolculuğu hakkında anlatabileceği tek şey bu değildir. Mars kayalarının ana bileşenlerinden biri, kristal mineral plajiyoklazdır. Yoğun bir darbe gibi yüksek basınçlar altında plajiyoklaz, maskelynite olarak bilinen camsı malzemeye dönüşür. Bu nedenle, bir kayada maskelynite bulunması, numunenin temas ettiği basınç türlerini gösterir. Son beş yılda, hem plajiyoklaz hem de maskelinit karışımıyla Mars meteoritleri keşfedildi, bu da maruz kaldıkları basınçların bir üst sınırını gösteriyor.

Caltech personeli bilim adamı Jinping Hu liderliğindeki yeni çalışmada ekip, Dünya’dan plajiyoklaz içeren kayaları parçalamak ve mineralin basınç altında nasıl dönüştüğünü gözlemlemek için deneyler yaptı. Ekip, şok kurtarma deneylerinde Mars etkilerini simüle etmek için daha doğru bir yöntem geliştirdi ve ses hızının beş katından fazla hareket eden mermilerle kayaları patlatmak için güçlü bir “silah” kullandı. Önceki şok-basınç deneyleri, şok dalgalarının çelik bir oda boyunca yankılanmasını gerektiriyordu; bu, Mars’taki bir çarpma olayı sırasında neler olduğuna dair yanlış bir resim veriyor.

JPL’de bir gezegen bilimcisi ve çalışmanın ortak yazarı Yang Liu, “Mars’ta değiliz, bu nedenle şahsen bir göktaşı çarpmasını izleyemeyiz” diyor. “Fakat benzer bir etkiyi laboratuvar ortamında yeniden yaratabiliriz. Bunu yaparak, bir Mars göktaşı fırlatmanın düşündüğümüzden çok daha az baskı gerektirdiğini gördük.”

Önceki deneyler, plajiyoklazın 30 gigapaskal (GPa) şok basıncında maskelynite dönüştüğünü göstermişti; bu, deniz seviyesinde deneyimlenen atmosferik basıncın 300.000 katı veya bir dalgıcın 3 kilometrenin altına dalarken temas ettiği basıncın 1.000 katıdır. okyanus suyu.

Bu yeni çalışma, geçişin aslında yaklaşık 20 GPa’da gerçekleştiğini gösteriyor; bu, önceki deneylerden önemli bir fark. Özellikle, yeni basınç eşiği, bu göktaşlarındaki diğer yüksek basınçlı minerallerden elde edilen ve şok basınçlarının 30 GPa’dan az olması gerektiğini gösteren kanıtlarla tutarlıdır. Mars meteoritlerinde bulunan 10 yüksek basınçlı mineralden dokuzu Caltech’te, Caltech’in analitik tesisler direktörü ve çalışmanın ortak yazarı mineralog Chi Ma liderliğindeki çalışmalarda keşfedildi.

Asimow, “Mars’tan bozulmamış kayaları 30 GPa’ya kadar şok ederken fırlatabilen bir etkiyi modellemek önemli bir zorluk oldu” diyor. “Bu bağlamda, 30 GPa ile 20 GPa arasındaki fark önemlidir. Bir göktaşının maruz kaldığı şok basınçlarını ne kadar doğru bir şekilde karakterize edebilirsek, Mars’ta meydana geldiği çarpma kraterini belirleme olasılığımız o kadar artar.”