Planeten Mars har få ting til fælles. Begge planeter har nogenlunde samme mængde landoverfladeareal, vedvarende polære hætter, og begge har en lignende hældning i deres rotationsakser, hvilket giver hver af dem stærk sæsonbestemt variation. Derudover præsenterer begge planeter stærke beviser på at have gennemgået klimaændringer i fortiden. I Mars' tilfælde peger disse beviser på, at den engang har en levedygtig atmosfære og flydende vand på overfladen.
Samtidig er vores to planeter virkelig ret forskellige og på en række meget vigtige måder. En af disse er det faktum, at tyngdekraften på Mars kun er en brøkdel af, hvad den er her på Jorden. At forstå den effekt, dette sandsynligvis vil have på mennesker, er af ekstrem vigtighed, når det er tid til at sende bemandede missioner til Mars, for ikke at nævne potentielle kolonister.
Mars sammenlignet med Jorden:
Forskellene mellem Mars og Jorden er alle afgørende for eksistensen af liv, som vi kender det. For eksempel er atmosfærisk tryk på Mars en lille brøkdel af, hvad det er her på Jorden - i gennemsnit 7,5 millibar på Mars til lidt over 1000 her på Jorden. Den gennemsnitlige overfladetemperatur er også lavere på Mars og ligger på en kold -63 °C sammenlignet med Jordens lune 14 °C.
Kunstnerfortolkning af Mars' indre. Billedkredit: NASA/JPL-Caltech
Og mens længden af en Mars-dag er nogenlunde den samme, som den er her på Jorden (24 timer 37 minutter), er længden af et Mars-år betydeligt længere (687 dage). Oven i købet er tyngdekraften på Mars' overflade meget lavere, end den er her på Jorden - 62% lavere for at være præcis. På kun 0,376 af jordens standard (eller 0,376g), ville en person, der vejer 100 kg på Jorden, kun veje 38 kg på Mars.
Denne forskel i overfladetyngdekraft skyldes en række faktorer - masse, tæthed og radius er de fremmeste. Selvom Mars har næsten det samme landoverfladeareal som Jorden, har den kun halvdelen af diameteren og mindre tæthed end Jorden - besidder omkring 15% af Jordens volumen og 11% af dens masse.
Beregning af Mars tyngdekraft:
Forskere har beregnet Mars’ tyngdekraft ud fra Newtons teori om universel gravitation , som angiver, at tyngdekraften, som en genstand udøver, er proportional med dens masse. Når den påføres et sfærisk legeme som en planet med en given masse, vil overfladetyngdekraften være omtrent omvendt proportional med kvadratet af dens radius. Når det påføres et sfærisk legeme med en given gennemsnitsdensitet, vil det være tilnærmelsesvis proportionalt med dets radius.
Mars Gravity Model 2011 (MGM2011), der viser variationer af gravitationsaccelerationer over Mars' overflade. Kredit: geodesy.curtin.edu.au
Disse proportionaliteter kan udtrykkes ved formleng=m/r2, hvorger Mars overfladetyngdekraft (udtrykt som et multiplum af Jordens,hvilket er 9,8 m/s²),mer dens masse - udtrykt som et multiplum af Jordens masse (5,976·1024kg) – ogrdens radius, udtrykt som et multiplum af jordens (gennemsnitlige) radius (6.371 km).
For eksempel har Mars en masse på 6,4171 x 1023kg, hvilket er 0,107 gange Jordens masse. Den har også en middelradius på 3.389,5 km, hvilket svarer til 0,532 jordradius. Mars' overfladetyngdekraft kan derfor udtrykkes matematisk som: 0,107/0,532², hvorfra vi får værdien 0,376. Baseret på Jordens egen overfladetyngdekraft virker dette til en acceleration på 3,711 meter pr. sekund i kvadrat.
Implikationer:
På nuværende tidspunkt er det uvist, hvilke virkninger langvarig eksponering for denne mængde tyngdekraft vil have på den menneskelige krop. Imidlertid har igangværende forskning i virkningerne af mikrotyngdekraft på astronauter vist, at den har en sundhedsskadelig effekt – som omfatter tab af muskelmasse, knogletæthed, organfunktion og endda synet .
At forstå Mars’ tyngdekraft og dens indflydelse på jordiske væsener er et vigtigt første skridt, hvis vi vil sende astronauter, opdagelsesrejsende og endda bosættere dertil en dag. Grundlæggende vil virkningerne af langvarig eksponering for tyngdekraften, der er lidt over en tredjedel af Jordens normale, være et nøgleaspekt af enhver plan for kommende bemandede missioner eller koloniseringsbestræbelser.
Kunstnerens koncept af en Mars-astronaut, der står uden for Mars One-habitatet. Kredit: Bryan Versteeg/Mars One
For eksempel crowd-sourcede projekter som Mars One tage højde for sandsynligheden for muskelforringelse og osteoporose for deres deltagere. Med henvisning til en nylig undersøgelse af Den Internationale Rumstation (ISS) astronauter, anerkender de, at missionsvarigheder fra 4-6 måneder viser et maksimalt tab på 30 % muskelydelse og maksimalt tab på 15 % muskelmasse.
Deres foreslåede mission kræver mange måneder i rummet for at komme til Mars, og at de frivillige skal tilbringe resten af deres liv på Mars-overfladen. Naturligvis hævder de også, at deres astronauter vil være 'godt forberedt med et videnskabeligt gyldigt modforanstaltningersprogram, der vil holde dem sunde, ikke kun til missionen til Mars, men også efterhånden som de bliver tilpasset livet under tyngdekraften på Mars-overfladen.' Hvad disse tiltag er, skal vi se.
At lære mere om Mars tyngdekraft og hvordan terrestriske organismer klarer sig under den, kan også være en velsignelse for rumudforskning og missioner til andre planeter. Og efterhånden som der produceres mere information af de mange robot-lander- og orbiter-missioner på Mars, samt planlagte bemandede missioner, kan vi forvente at få et klarere billede af, hvordan Mars-tyngdekraften er tæt på.
Når vi kommer tættere på NASAs foreslåede bemandede mission til Mars, som i øjeblikket er planlagt til at finde sted i 2030, kan vi helt sikkert forvente, at der vil blive forsøgt mere forskningsindsats.
Vi har skrevet mange interessante artikler om marts her på Universe Today. Her er Hvor stærk er tyngdekraften på andre planeter? , Martian Gravity skal testes på mus , Mars sammenlignet med Jorden , Asteroider kan blive rystet og omrørt af Mars' tyngdekraft , Hvordan koloniserer vi Mars? Hvordan kan vi leve på Mars? , og Hvordan Terraformer vi Mars?
Oplysninger om Mars Gravity Biosatellite . Og børnene kunne godt lide dette; et projekt de kan bygge til demonstrere Mars tyngdekraft .
Astronomy Cast har også nogle vidunderlige episoder om emnet. Her er Afsnit 52: Mars , og Afsnit 95: Mennesker til Mars, del 2 – Colonists .
Kilder:
