Planeterna Jorden och Mars har få saker gemensamt. Båda planeterna har ungefär samma mängd landyta, ihållande polarkepsar, och båda har en liknande lutning i sina rotationsaxlar, vilket ger var och en av dem stark säsongsvariation. Dessutom, båda planeterna visar starka bevis på att de tidigare har genomgått klimatförändringar. I Mars fall, dessa bevis pekar mot att den en gång hade en livskraftig atmosfär och flytande vatten på ytan.

På samma gång, våra två planeter är verkligen helt olika, och på ett antal mycket viktiga sätt. En av dessa är det faktum att gravitationen på Mars bara är en bråkdel av vad den är här på jorden. Att förstå effekten detta sannolikt kommer att ha på människor är ytterst viktigt när det är dags att skicka besättningsuppdrag till Mars, för att inte tala om potentiella kolonister.

Mars jämfört med jorden:

Skillnaderna mellan Mars och jorden är alla avgörande för existensen av liv som vi känner det. Till exempel, Atmosfärstrycket på Mars är en liten bråkdel av vad det är här på jorden – i genomsnitt 7,5 millibar på Mars till drygt 1000 här på jorden. Den genomsnittliga yttemperaturen är också lägre på Mars, rankas vid kyliga -63 °C jämfört med jordens ljumma 14 °C.

Och medan längden på en Mars-dag är ungefär densamma som den är här på jorden (24 timmar 37 minuter), längden på ett marsår är betydligt längre (687 dagar). Ovanpå det, gravitationen på Mars yta är mycket lägre än den är här på jorden – 62 % lägre för att vara exakt. Med bara 0,376 av jordens standard (eller 0,376 g), en person som väger 100 kg på jorden skulle bara väga 38 kg på Mars.

Denna skillnad i ytgravitation beror på ett antal faktorer – massa, densitet, och radien är den främsta. Även om Mars har nästan samma landyta som jorden, den har bara halva diametern och mindre densitet än jorden – den har ungefär 15 % av jordens volym och 11 % av dess massa.

Beräkna Mars gravitation:

Forskare har beräknat Mars gravitation baserat på Newtons teori om universell gravitation, som säger att gravitationskraften som utövas av ett föremål är proportionell mot dess massa. När den appliceras på en sfärisk kropp som en planet med en given massa, ytgravitationen kommer att vara ungefär omvänt proportionell mot kvadraten på dess radie. När den appliceras på en sfärisk kropp med en given medeldensitet, den kommer att vara ungefär proportionell mot dess radie.

Dessa proportionaliteter kan uttryckas med formeln g =m/r ² , där g är Mars yttyngdkraft (uttryckt som en multipel av jordens, vilket är 9,8 m/s²), m är dess massa – uttryckt som en multipel av jordens massa (5,976·10 ²⁴ kg) – och r dess radie, uttryckt som en multipel av jordens (medel)radie (6, 371 km).

Till exempel, Mars har en massa på 6,4171 x 10 ²³ kg, vilket är 0,107 gånger jordens massa. Den har också en medelradie på 3, 389,5 km, vilket räknar ut till 0,532 jordradier. Mars ytgravitation kan därför uttryckas matematiskt som:0,107/0,532², från vilket vi får värdet 0,376. Baserat på jordens egen yttyngdkraft, detta ger en acceleration på 3,711 meter per sekund i kvadrat.

Implikationer:

För närvarande, det är okänt vilka effekter långvarig exponering för denna mängd gravitation kommer att ha på människokroppen. Dock, pågående forskning om effekterna av mikrogravitation på astronauter har visat att det har en skadlig effekt på hälsan – vilket inkluderar förlust av muskelmassa, bentäthet, organfunktion, och även syn.

Att förstå Mars gravitation och dess påverkan på markvarelser är ett viktigt första steg om vi vill skicka astronauter, upptäcktsresande, och till och med nybyggare där en dag. I grund och botten, effekterna av långvarig exponering för gravitation som är drygt en tredjedel av jordens normala kommer att vara en nyckelaspekt i alla planer för kommande bemannade uppdrag eller koloniseringsinsatser.

Till exempel, publikbaserade projekt som Mars One tar hänsyn till sannolikheten för muskelförsämring och osteoporos för sina deltagare. Med hänvisning till en nyligen genomförd studie av astronauter från den internationella rymdstationen (ISS), de erkänner att uppdragslängder som sträcker sig från 4-6 månader visar en maximal förlust av 30 % muskelprestanda och maximal förlust av 15 % muskelmassa.

Deras föreslagna uppdrag kräver många månader i rymden för att komma till Mars, och för de som frivilligt vill tillbringa resten av sina liv på Mars-ytan. Naturligtvis, de hävdar också att deras astronauter kommer att vara "väl förberedda med ett vetenskapligt giltigt motåtgärdsprogram som kommer att hålla dem friska, inte bara för uppdraget till Mars, men också när de anpassas till liv under gravitationen på Mars yta." Vilka dessa åtgärder är återstår att se.

Att lära sig mer om Mars gravitation och hur jordlevande organismer klarar sig under den kan vara en välsignelse för utforskning av rymden och uppdrag till andra planeter också. Och när mer information produceras av de många robotlandnings- och orbiteruppdragen på Mars, samt planerade bemannade uppdrag, vi kan förvänta oss att få en tydligare bild av hur gravitationen på mars är på nära håll.

När vi kommer närmare NASA:s föreslagna bemannade uppdrag till Mars, som för närvarande är planerad att äga rum 2030, vi kan säkert förvänta oss att fler forskningsinsatser kommer att göras.