Loftsteinar frá Mars

SNC loftsteinar

Þótt það komi ef til vill mörgum á óvart að finna steina frá Mars á Jörðinni er það alls ekkert svo ankanalegt við nánari athugun. Smástirni og halastjörnur geta rekist á reikistjörnu með svo miklu afli að bergleifar þeytast út í geiminn. Á Mars er mikill fjöldi árekstragíga; ör eftir heljarinnar loftsteinaregn, bæði stór og lítil.

Þeir steinar sem þeytast út í geiminn við árekstur komast á braut um sólina líkt og hver annar loftsteinn eða hvert annað smástirni. Útreikningar vísindamanna sýna að frá myndun jarðar ætti um einn milljarður tonna af bergi frá Mars að hafa brotlent á jörðinni með þessum hætti. Það ætti því ekki að koma neinum á óvart að við skulum finna stöku loftsteina frá Mars, jafnvel þótt stærstur hluti þeirra liggi einhvers staðar grafinn neðanjarðar. En hvernig vitum við að loftsteinarnir koma frá Mars?

1. Uppruni

Efnasamsetning og aldur loftsteinanna útilokar Merkúríus, tunglið og smástirni og því eru Venus og Mars einu hnettirnir sem eftir standa. Venus er talin ólíkleg uppspretta vegna þess hve þyngdartog reikistjörnunnar er sterkt og því þarf mikla orku til að þeyta steinunum í átt til jarðar. Þegar reikistjörnufræðingar skoða umrædda loftsteina eru nokkrar vísbendingar sem benda sterklega til þess að þeir séu frá Mars:

• Allir steinarnir virðast storkuberg — eldfjallaberg — sem þýðir að þeir hljóta að hafa komið frá hnetti sem hefur haldist eldvirkur í einhvern tíma. Flestir umræddir loftsteinar virðast tiltölulega ungir, sennilega um og innan við 1,3 milljarða ára, sem þýðir að þeir hljóta að hafa komið frá hnetti þar sem eldvirkni hefur átt sér stað frekar nýlega. 

• Hlutfallslegt magn súrefnissamsæta (atóm ákveðins frumefnis, í þessu tilviki súrefnis, geta haft mismargar nifteindir og kallast þau atóm samsætur) í steinunum er í samræmi við aðra samskonar steina en í ósamræmi við jarðneskt berg. 

• Við áreksturinn hefur loft fests inn í berginu í agnarsmáum loftbólum. Efnagreining á þessum loftbólum sýnir að efnasamsetning þeirra og samsætuhlutföll er í samræmi við lofthjúp Mars eins og Viking-lendingarförin mældu hann. Loftbólurnar eru í ósamræmi við alla aðra lofthjúpa sem við þekkjum í sólkerfinu sem útilokar Venus og jörðina. Rannsókn á þessum loftbólum eru bestu sönnunargögnin sem við höfum um að steinarnir séu í raun og veru frá Mars.

Loftsteinar frá Mars eru einkar áhugaverðir fyrir reikistjörnufræðingar vegna þess að þeir veita einstaka innsýn inn í sögu reikistjörnunnar.

2. Flokkun

Þeir 34 Marssteinar sem fundist hafa er skipt í þrjá akondrít loftsteinahópa: Shergottít (25), Nakhlít (7) og Chassignít (2). Loftsteinar frá Mars eru þess vegna oft kallaðir SNC loftsteinar. Flokkunin er byggð á efna- og steindasamsetningu og svo aftur samsætuhlutföllum en nöfnin eiga við um þá staði þar sem fyrstu steinar þessara hópa fundust.

• Shergottít hópurinn (shergottites) er nefndur eftir Shergotty loftsteininum sem féll og fannst þann 25. ágúst 1865 í bænum Sherghati á Indlandi. Allir loftsteinarnir í þessum hópi eru storkuberg og flokkaðir út frá tvívetnis og vetnissamsætum í þeim. Sumir shergottít steinarnir virðast hafa verið í snertingu við vatn áður en þeir þeyttust út í geiminn. Þekktasti shergottít steinninn er án efa ALH84001. 

• Nakhlít hópurinn (nakhlites) er nefndur eftir Nakhla loftsteininum sem féll í El-Nakhla í Alexandríu, næst stærstu borg Egyptalands, þann 28. júní 1911. Margir urðu vitni að því þegar steinninn féll til jarðar og sáu hann splundrast í fjörutíu hluta. Samanlagt vó hann um tíu kg. Sagan segir að bóndi einn hafi orðið vitni að því þegar brot úr steininum lenti á hundinum hans, svo hann gufaði upp. Engar jarðneskar leifar af hundinum fundust og engin önnur vitni urðu að þessum atburði, svo telja verður harla ólíklegt að þetta hafi í raun gerst. Hins vegar getur vel verið að hundurinn hafi orðið fyrir steininum og látið lífið, fyrsta dýra svo vitað sé. Naklít steinarnir eru storkuberg úr basalti og innihalda ágít og ólivín kristalla. Þeir eru því sennilega frá einhverju eldfjallasvæði Mars. 

• Chassignít hópurinn (chassignites) er nefndur eftir Chassigny loftsteininum sem féll í bænum Chassigny í Frakklandi þann 3. október 1815. Hingað til hefur aðeins einn annar slíkur steinn fundist en sá fannst í Marokkó í norðvestur Sahara eyðimörkinni árið 2000. Chassignít steinarnir eru storkuberg sem innihalda mikið af ólivíni en einnig pýroxen og feldspat. Þessir steinar innihalda einnig eðalgastegundir í loftbólum sem er ólíkt efnasamsetningu lofthjúpsins í dag.

Loftsteinarnir sem SNC hópurinn er nefndur eftir. Mynd: Stjörnufræðivefurinn

3. ALH84001

Frá árinu 1979 hafa vísindamenn gert út árlega loftsteinaleiðangra til Suðurheimskautsins. Suðurheimskautið er einn besti staður jarðar til að leita eftir loftsteinum en ástæðan er fyrst og fremst sú að fáir jarðneskir steinar enda á ísnum. Því eru góðar líkur á að steinn sem finnst á heimskautaísnum sé loftsteinn. Það sem meira er ber hægfara færsla jökulíssins lofsteinana svo þeir safnast fyrir á stöðum þar sem ísinn rennur á fjöll.

Í desember 1984 fann hópur bandarískra vísindamanna 1,9 kg loftstein á Allan Hill svæðinu á Suðurheimskautinu. Þessi steinn var skráður ALH84001 þar sem hann var fyrsti steinninn (-001) sem fannst á Allan Hill svæðinu (ALH) árið 1984 (84). Steinninn reyndist um 4,5 milljarða ára en hafði sennilega kastast frá Mars fyrir um 15 milljón árum og lenti loks á jörðinni fyrir 13.000 árum. Árið 1996 vakti steinninn heimsathygli þegar smásjármyndir af honum sýndu mynstur sem einna helst líktust steingerðum leifum nanóbaktería, en mikilvægt er að taka fram að menn greinir mjög á um þetta.

ALH84001 loftsteinninn frá Mars

4. NWA 7034

Loftsteinninn NWA 7034 sem er frá Mars. Mynd: Carl Agee/University of New Mexico

Loftsteinninn Northwest Africa (NWA) 7034 fannst í Saharaeyðimörkinni í suðurhluta Marokkó árið 2011. Efnagreining sýnir að hann er að mestu úr alkalímálmunum natríumi og kalíumi, einmitt það sem Marsjepparnir sjá mikið af á yfirborðinu. Steindirnar eru aðallega feldspöt og pýroxen.

Steinninn er úr fínu og glerkenndu efni sem límir saman stærri bergbrot. Þetta kalla jarðfræðingar basaltbreksíu. Steinninn hefur orðið til við sprengivirkni í eldgosi. Kvikan hefur storknað hratt, sprungið og límst saman aftur. Samskonar steinar þekkjast frá tunglinu og jörðinni en þetta er fyrsti steinn sinnar tegundar sem ættaður er frá Mars.

Mælingar á samsætum í steininum sýna að hann varð til fyrir 2.100 milljónum ára. Það gerir steininn einstakan meðal loftsteina frá Mars. Flestir eru annað hvort mjög gamlir (um 4,5 milljarða ára) eða mjög ungir (um 200 milljón ára).

Steinninn varð til þegar Mars var miðaldra, við upphaf þriðja og yngsta tímabilsins í (jarð)sögu Mars sem kallast Amazonsskeiðið. Á þessu skeiði urðu risaeldfjöllin á Mars til. Steinninn veitir okkur því mjög mikilvægar upplýsingar um aðstæðurnar á reikistjörnunni á þessu skeiði.

Þegar vísindamennirnir hituðu steininn upp, gaf hann frá sér óvenju mikið vatn — allt að 0,6% af massa sínum, tífalt meira magn en finnst í öðrum loftsteinum frá Mars. Steinninn hefur greinilega komist í tæri við töluvert magn vatns, annað hvort í eldgosinu eða árekstur halastjörnu við Mars.

5. Loftsteinar á Mars

Í janúar 2005 fann Marsjeppinn Opportunity loftstein á Meridianihásléttunni sem er á stærð við körfubolta. Jeppinn fann steininn fyrir slysni eftir að hann hafði verið sendur að hitaskildi geimfarsins, skömmu eftir komuna upp úr Endurance gígnum sem hann varði nokkrum mánuðum í að rannsaka. Þetta var þriðji loftsteinninn sem fannst á öðrum hnetti en jörðinni, en áður höfðu Apollo geimfarar fundið tvo á tunglinu. Steinninn er afar fallegur járn-nikkel loftsteinn.

Hitaskjöldur Opportunity jeppans brotlenti skammt frá járn-nikkel loftsteini. Mynd: NASA

Tengt efni

• Loftsteinar

Heimildir og ítarefni

1. Mars Meteorites. NASA/JPL. Sótt 24.06.08.
2. SNC Meteorites. Eric Weissteins world of Astronomy. Sótt 24.06.08.
3. Mars Meteorites: In Depth Look. NASA/JPL. Sótt 24.06.08.

Hvernig vitna skal í þessa grein

• Sævar Helgi Bragason (2010). Loftsteinar frá Mars. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornuskodun.is/solkerfid-large/mars/loftsteinar-fra-mars (sótt: DAGSETNING).