– Dette har vi ventet lenge på!

Professor Stephanie Werner ved Universitetet i Oslo legger ikke skjul på at hun er spent på marssonden InSights nært forestående landing på planeten Mars.

Det er nemlig nærmere 40 år siden sist forskere hadde et håp om å finne de første ordentlige svarene på et svært grunnleggende spørsmål:

Hva er det inni Mars?

Hva slags stoffer er den lagd av? Er kjernen flytende eller fast? Ulmer det i magma og mulig vulkansk aktivitet, slik som på jorda? Eller er innsida av Mars bare kald og død?

Vet ingenting

Den gangen for 40 år siden hadde NASA sendt ut marslanderne Viking 1 og Viking 2, som begge hadde med seg seismometer – instrumenter som kan se nedover i bakken.

Men resultatene var skuffende.

Viking 1 klarte ikke å fyre opp seismometeret sitt, mens Viking 2 trolig bare plukket opp vibrasjoner fra vindkast som rusket i fartøyet. Og det ble dårlig med svar i tiårene som fulgte også: Ingen av ekspedisjonene til Mars hadde noe måleinstrument som kunne se dypt inn i planetens indre.

Dermed er svaret på det grunnleggende spørsmålet litt forsmedelig:

Vi har egentlig ikke peiling på hva som befinner seg inni den røde planeten.

Det vi har – så klart – er hint og kvalifiserte gjetninger. For det finnes mange observasjoner av overflata og bevegelsene til Mars, som kan gi oss indikasjoner på hva som foregår på innsida.

Dessuten har vi jo temmelig gode kunnskaper om en annen, lignende planet:

Jorda.

Navlebeskuelse

Prinsippet er enkelt:

Jordskjelv, vulkanutbrudd, meteornedslag og eksplosjoner skaper bevegelser – seismiske bølger som forplanter seg igjennom planeten.

Disse bølgene beveger seg på ulik måte og med forskjellig hastighet i ulike materialer, faser og temperaturer. Derfor kan målinger av seismiske bølger nettopp fortelle oss noe om hva som er inni jorda.

Årevis med seismologi og temperaturmålinger har lært oss at vår egen klode har en kjerne av jern og andre tunge stoffer; en fast del innerst og en flytende ytterst i kjernen. Det er etter all sannsynlighet strømmer i den flytende delen av kjernen som skaper det kraftige magnetfeltet som omgir kloden vår.

Utenpå kjernen ligger mantelen – et tykt lag av heit og ekstremt seigtflytende magma. Og helt på toppen ligger jordskorpa som et tynt, størknet skall.

Dette skallet er sprekt opp i store flak, som sakte glir over og under hverandre. Der flakene krasjer, skyves fjellkjeder i været, og smeltet magma tyter opp i vulkaner.

Ideer om Mars er basert på jorda

Vi vet altså mye om jorda. Og det er svært god kunnskap å ha når vi vender blikket mot naboplaneter, som Mars.

– Vi antar at alle jordlignende planeter dannes etter de samme prinsippene. Vi har ideer og modeller som er utviklet for jorda, som vi tror fungerer for Mars også, sier Werner.

Materialene i en planet vil skille seg, slik at tunge, tette stoffer synker mot kjernen og de lettere flyter mot overflata. Derfor tror forskerne at Mars har kjerne, mantel og skorpe, som jorda.

Les mer om Mars:

Her er de vellykkede Mars-landingene

Har sannsynligvis ikke noen flytende kjerne

Mars er imidlertid en mye mindre planet enn jorda. Det betyr at den etter all sannsynlighet har kjølnet mye mer. Trolig finnes det ikke lenger noen flytende kjerne.

Det støttes også av et annet tegn: Mars har magnetiske materialer på overflata, men ikke noe kraftig magnetfelt, som jorda.

Dette betyr trolig at planeten en gang hadde en flytende kjerne og et sterkt magnetfelt som gjorde overflata magnetisk. Men siden kjølnet kjernen nok til å stivne, og magnetfeltet forsvant.

Men er Mars fortsatt varm på innsiden?

Mars har ingen fjellkjeder eller dype sprekker. Dette peker mot at planeten ikke har tektoniske plater som krasjer i hverandre, slik jorda har.

Mars har gamle vulkaner, som bekrefter at deler av innsida en gang må ha kunnet smelte og tyte ut, på samme måte som i mantelen på jorda. Ingen har observert noe utbrudd på den røde planeten, men det ser ikke ut til å være mer enn noen millioner eller hundre millioner år siden det skjedde sist.

Dermed er det sannsynlig at innsida av planeten fortsatt er varm. Kanskje så varm at det fremdeles kan finnes vulkanisme.

Endelig et nytt seismometer

Forskerne har altså et visst bilde av hva som foregår inni jordas naboplanet. Men spørsmålet er så klart bare:

Stemmer det?

– Skal vi finne ut noe om det indre som er mer enn synsing og modellering ut fra det vi vet om Jorda, så er vi nødt til å komme ned under overflaten, sier forsker Terje Bjerkgård ved Norges geologiske undersøkelse (NGU).

Og det er akkurat dette som skjer nå.

NASAs InSight, som altså lander mandag kveld, er et marsfartøy spesialdesignet for å finne ut hva som befinner seg i planetens indre. Om bord er både et ekstremt følsomt seismometer og en temperaturmåler som kan bore seg fem meter under overflata.

Skal måle marsskjelv

– Seismometeret skal måle bølgene fra marsskjelv, forteller Werner.

Hun forteller at instrumentet skal settes på overflata, og så er det bare å håpe på at det skjer noe som lager slike skjelv. Det kan dreie seg om vulkanisme, seismisk aktivitet, steinras eller meteornedslag.

Det er ikke garantert at noe slike skjer i løpet av de to årene InSight skal gjøre målinger. Men Werner er optimistisk.

– Jeg ville bli overrasket om det ikke kommer noen nedslag. Og vi kan også forvente noe tektonisk aktivitet.

Se video:

Slik fikk vi de første bildene fra Mars

Hamrer termometer ned i bakken

Og i tillegg har altså InSight et redskap for å måle temperaturene i bakken. Det skal grave seg fem meter ned i bakken, og registrere temperaturforskjellene i ulike dybder. Dette kan fortelle forskerne hvor varmt det er i kjernen av planeten.

Dermed kan temperaturmåleren og seismometeret utfylle hverandre.

I verste fall – hvis seismometeret ikke får noen målinger – vil i hvert fall temperaturmåleren kunne si noe om hvor varm planeten er på innsida. I beste fall vil resultatene fra termometeret kunne bekrefte og fylle ut bildet fra seismometeret.

– Dette vil gi informasjon forskerne ikke har fra før, sier Marianne Vinje Tantillo fra Norsk Romsenter.

– Vi får vite mer om hvordan planeten er bygd, hvordan strukturen er, hvor varm den er og hvor geologisk aktiv den er. Vi vil også få vite mer om hva framtida til planeten Mars kan være og hvor lik den er Jorda, sier Tantillo.

Den store testen

Dessuten vil vi så klart også finne ut av en annen viktig ting: Nemlig hvor gode modellene til forskerne er.

– Dette tester teoriene våre for hvordan planeter dannes, sier Werner.

Dersom våre ideer om innsida av Mars holder stikk, peker det mot at modellene virkelig kan brukes for å forstå kloder utenfor jorda.

Men hva om resultatene viser noe helt annet? Hva hvis InSight for eksempel finner ut at Mars har en flytende kjerne, til tross for at det ikke er noe magnetfelt?

– Da må vi finne ut hvorfor det ikke er noe magnetfelt, smiler Werner.

Bjerkgård fra NGU tror imidlertid ikke at målingene vil by på store overraskelser.

– Det vil mest utdype det vi allerede tror, men vi kan komme til å bli overrasket hvis det viser seg at Mars er varmere eller mer aktiv enn det vi trodde.

En annen sak er nok at det fortsatt kommer til å være mye vi ikke får svar på. Selv om landingen skulle gå perfekt, og vi får rikelig med marsskjelv, skaffer vi oss tross alt bare data fra en eneste liten målestasjon.

– Ett seismometer er jo veldig lite sammenlignet med det store nettverket med tusenvis av seismometre vi bruker for å overvåke jordskjelv her på Jorda, sier Bjerkgård.