Hvad kunne forklare mysteriet om, hvordan land blev dannet på Mars uden meget vand

Mars overflade, med sine klitstrømme, kløfter og skråningsbevægelser, er resultatet af, at sediment er blevet transporteret nedad i den seneste tid såvel som i dag. Men dette "massespild", typisk forårsaget af vandstrømme – f.eks. hvordan kløfterne på Jorden er formet - har vist sig at være et mysterium for planetariske videnskabsmænd. Dette skyldes, at det antages, at enorme mængder vand er nødvendige for at danne disse funktioner.

Problemet er, der er mangel på nok vand på Mars nu og i planetens nyere fortid. I en ny undersøgelse offentliggjort i Naturkommunikation , vi simulerede de atmosfæriske forhold på Mars for at opdage, hvordan disse funktioner kunne være opstået uden en stor vandstrøm.

For eksempel, forskere har lavet antagelser om det vandbudget, der er nødvendigt for at danne de såkaldte "recurring slope lineae" - mørke striber ved overfladen, som vises årligt (687 dage) under spidstemperaturer, og som opløses i koldere måneder ved Mars-overfladen. Men det nødvendige vand for at skabe disse funktioner ville være for højt til at komme fra marsvejret hvert år.

I vores eksperimenter, imidlertid, vi identificerede, at det er muligt at transportere sediment ned ad en skråning uden behov for så meget vand. Vi gjorde dette ved hjælp af Mars Simulation Chamber, specialudstyr, der er i stand til at simulere de atmosfæriske forhold på Mars.

Unikt sæt betingelser

For at forklare, hvordan massespild kan ske uden meget vand, det er vigtigt at vide, at den nuværende atmosfære på Mars er meget tynd - middeltrykket er omkring 7mb (millibar) (sammenlignet med 1, 000 mb på jorden). I relativt nyere tid (omkring 20m år) har trykket også været lavt. Disse lave tryk betyder, at flydende vand vil koge ved lave sedimenttemperaturer på omkring 5°C. Det betyder, at flydende vand effektivt vil "levitere" på overfladen af ​​Mars (når temperaturen er over nulpunktet). Dette "svævende" og kogende vand kan medføre en stor mængde sand og andet sediment, når det flyder ned ad en skråning. Denne proces ville kræve meget mindre vand, end der ellers ville være nødvendigt.

Med denne baggrundsinformation ønskede vi at teste, hvordan flydende vandstrømme opfører sig under lave tryk og med relativt varme overflader (mellem 5°C og 24°C, som er varm for overflader på Mars, men ikke umuligt). Spørgsmålene vi stillede i vores eksperiment var:hvordan påvirker kogningen transportmekanismerne? Vil der blive transporteret mere eller mindre sediment med virkningen af ​​kogning? Og kan vi se nye transportmekanismer finde sted?

Tidligere arbejde har undersøgt sedimenttransport med flydende vand eller smeltende is under martiske forhold, men fænomenet levitation eller svævning af en vand-sedimentblanding over varmt sediment blev ikke observeret i deres eksperimenter. Dette fænomen kan sammenlignes med den såkaldte "Leidenfrost-effekt", let ses, når du putter nogle vanddråber på en varm kogeplade. Vandet sublimeres med det samme, og dråben flyder på en pude af gas, der kommer fra dråben. Denne mekanisme kan også ske på Mars, men som før beskrevet med meget lavere temperaturer lidt over frostpunktet.

Vores eksperimenter viser, at dette fænomen kan flytte enorme mængder sediment ned ad en skråning uden behov for meget vand – omkring ni gange mere sediment blev flyttet ned ad en skråning med virkningen af ​​levitation end uden virkningen. Vores model viste også, at den lavere tyngdekraft på Mars ville have en positiv effekt på levitation:med lavere tyngdekraft ville vi forvente en øget hastighed af mængden af ​​transporteret sediment over længere afstande.

Dette betyder især for Mars, at det er muligt at forklare allerede observerede massebevægelser på dens overflade med involvering af mindre vand end tidligere forudsagt, og at mængden af ​​vand, der er nødvendig til nogle transportprocesser, tidligere kunne have været overvurderet.

Forbeholdet

De "varme" sedimenttemperaturer, vi valgte til vores eksperimenter, er mulige på Mars. Så effekten af ​​levitation kunne kun forekomme, når sedimenttemperaturerne er relativt høje (den årlige middeltemperatur er omkring -55°C, men overfladetemperaturer kan stige op til omkring 30°C i løbet af dagen om sommeren).

Spørgsmålet om en mulig oprindelse af det nødvendige vand til levitationen kunne ikke løses under vores eksperimenter, og også her skal der arbejdes videre med at løse denne usikkerhed. Alligevel, vores eksperimenter viser, at en sådan mekanisme er mulig på Mars (når parametrene er korrekte) og bør tages i betragtning, når man tænker på vand-relaterede massespildfunktioner på Mars. Vores eksperimenter vil ikke give svaret på, hvordan nyere og nutidige masseødslende træk ved Mars-overfladen (især kløfter og tilbagevendende skråningslinjer) dannes, men vi giver et nyt perspektiv.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.