Hvor stærk er tyngdekraften på Mars?

Planeterne Jorden og Mars har få ting til fælles. Begge planeter har nogenlunde samme mængde landoverfladeareal, vedvarende polar hætter, og begge har en lignende hældning i deres rotationsakser, giver hver af dem stærk sæsonbestemt variation. Derudover begge planeter præsenterer stærke beviser på at have gennemgået klimaændringer i fortiden. I Mars' tilfælde, disse beviser peger mod, at den engang havde en levedygtig atmosfære og flydende vand på overfladen.

På samme tid, vores to planeter er virkelig meget 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, atmosfærisk tryk på Mars er 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, rangerer på en kold -63 °C sammenlignet med Jordens lune 14 °C.

Og mens længden af ​​en Mars-dag er nogenlunde den samme, som den er her på Jorden (24 timer 37 minutter), længden af ​​et Mars-år er betydeligt længere (687 dage). Oven i købet tyngdekraften på Mars' overflade er meget lavere, end den er her på Jorden – 62 % lavere for at være præcis. Med kun 0,376 af jordens standard (eller 0,376 g), en person, der vejer 100 kg på Jorden, ville kun veje 38 kg på Mars.

Denne forskel i overfladetyngdekraft skyldes en række faktorer – masse, massefylde, og radius er den forreste. Selvom Mars har næsten samme landoverflade som Jorden, den har kun halvdelen af ​​diameteren og mindre tæthed end Jorden – den besidder omkring 15 % af Jordens volumen og 11 % af dens masse.

Beregning af Mars tyngdekraft:

Forskere har beregnet Mars' tyngdekraft baseret på Newtons teori om universel gravitation, som siger, at tyngdekraften udøvet af et objekt er proportional med dets masse. Når det påføres et sfærisk legeme som en planet med en given masse, overfladetyngdekraften vil være omtrent omvendt proportional med kvadratet af dens radius. Når det påføres et sfærisk legeme med en given gennemsnitsdensitet, den vil være omtrent proportional med dens radius.

Disse proportionaliteter kan udtrykkes ved formlen g =m/r ² , hvor g er Mars' overfladetyngdekraft (udtrykt som et multiplum af Jordens, hvilket er 9,8 m/s²), m er dens masse – udtrykt som et multiplum af Jordens masse (5,976·10 ²⁴ kg) – og r dens radius, udtrykt som et multiplum af jordens (gennemsnitlige) radius (6, 371 km).

For eksempel, Mars har en masse på 6,4171 x 10 ²³ kg, hvilket er 0,107 gange Jordens masse. Den har også en middelradius på 3, 389,5 km, hvilket svarer til 0,532 jordradier. Mars overfladetyngdekraft kan derfor udtrykkes matematisk som:0,107/0,532², hvorfra vi får værdien 0,376. Baseret på jordens egen overfladetyngdekraft, dette svarer til en acceleration på 3,711 meter pr. sekund i anden kvadrat.

Implikationer:

På nuværende tidspunkt det er ukendt, hvilke virkninger langtidseksponering for denne mængde tyngdekraft vil have på den menneskelige krop. Imidlertid, igangværende forskning i virkningerne af mikrotyngdekraft på astronauter har vist, at det har en skadelig effekt på helbredet – hvilket inkluderer tab af muskelmasse, knogletæthed, organfunktion, og endda syn.

At forstå Mars' tyngdekraft og dens indflydelse på jordiske væsener er et vigtigt første skridt, hvis vi vil sende astronauter, opdagelsesrejsende, og endda bosættere der en dag. I bund og grund, virkningerne af langvarig eksponering for tyngdekraften, der er lidt over en tredjedel af jordens normale, vil være et nøgleaspekt af enhver plan for kommende bemandede missioner eller koloniseringsbestræbelser.

For eksempel, crowd-sourcede projekter som Mars One tager højde for sandsynligheden for muskelforringelse og osteoporose for deres deltagere. Med henvisning til en nylig undersøgelse af astronauter fra den internationale rumstation (ISS), de anerkender, 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 for dem, der melder sig frivilligt til at tilbringe resten af ​​deres liv på Mars-overfladen. Naturligt, de hævder også, at deres astronauter vil være "godt forberedt med et videnskabeligt gyldigt modforanstaltningersprogram, der vil holde dem sunde, ikke kun for missionen til Mars, men også efterhånden som de bliver tilpasset liv under tyngdekraften på Mars-overfladen." Hvad disse foranstaltninger er, skal endnu ses.

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 mere information produceres af de mange robot-lander- og orbiter-missioner på Mars, samt planlagte bemandede missioner, vi kan forvente at få et klarere billede af, hvordan Mars tyngdekraft er tæt på.

Når vi kommer tættere på NASA's foreslåede bemandede mission til Mars, som i øjeblikket er planlagt til at finde sted i 2030, vi kan bestemt forvente, at der vil blive forsøgt mere forskningsindsats.