Processer, der ikke er observeret på Jorden, spiller store roller i sandets bevægelse på Mars

Vinden har formet Mars' ansigt i årtusinder, men dens nøjagtige rolle i at hobe klitter op, Udskæring af klippeskråninger eller udfyldning af nedslagskratere har hidtil undgået videnskabsmænd.

I den mest detaljerede analyse af, hvordan sand bevæger sig rundt på Mars, et hold af planetforskere ledet af Matthew Chojnacki ved University of Arizona Lunar and Planetary Lab satte sig for at afdække de forhold, der styrer sandets bevægelse på Mars, og hvordan de adskiller sig fra dem på Jorden.

Resultaterne, offentliggjort i det aktuelle nummer af tidsskriftet Geologi , afsløre, at processer, der ikke er involveret i at kontrollere sandbevægelser på Jorden, spiller store roller på Mars, især storstilede træk på landskabet og forskelle i landformens overfladetemperatur.

"Fordi der findes store klitter i forskellige områder af Mars, det er gode steder at lede efter ændringer, " sagde Chojnacki, associeret stabsforsker ved UA og hovedforfatter af papiret, "Grænsebetingelser kontrollerer de høje sandflux-områder på Mars." "Hvis du ikke har sand, der bevæger sig rundt, det betyder, at overfladen bare sidder der, at blive bombarderet af ultraviolet og gammastråling, der ville ødelægge komplekse molekyler og alle gamle Mars-biosignaturer."

Sammenlignet med Jordens atmosfære, Mars-atmosfæren er så tynd, at dens gennemsnitlige tryk på overfladen kun er 0,6 procent af vores planets lufttryk ved havoverfladen. Følgelig, sedimenter på Mars-overfladen bevæger sig langsommere end deres jordiske modstykker.

Marsklitterne, der blev observeret i denne undersøgelse, varierede fra 6 til 400 fod høje og viste sig at krybe frem med en ret ensartet gennemsnitshastighed på to fod pr. jordår. Til sammenligning, nogle af de hurtigere terrestriske klitter på Jorden, som dem i Nordafrika, migrere med 100 fod om året.

"På Mars, der er simpelthen ikke nok vindenergi til at flytte en betydelig mængde materiale rundt på overfladen, " sagde Chojnacki. "Det kan tage to år på Mars at se den samme bevægelse, som du typisk ville se i en sæson på Jorden."

Planetgeologer havde diskuteret, om klitterne på den røde planet var relikvier fra en fjern fortid, da atmosfæren var meget tykkere, eller om drivsand stadig omformer planetens ansigt i dag, og i så fald i hvilken grad.

"Vi ville gerne vide:Er sandets bevægelse ensartet over hele planeten, eller er det forbedret i nogle regioner i forhold til andre?" sagde Chojnacki. "Vi målte hastigheden og volumen, hvormed klitterne bevæger sig på Mars."

Holdet brugte billeder taget af HiRISE-kameraet ombord på NASAs Mars Reconnaissance Orbiter, som har undersøgt Jordens nabo-nabo siden 2006. HiRISE, som står for High Resolution Imaging Science Experiment, er ledet af UA's Lunar and Planetary Laboratory og har fanget omkring tre procent af Mars-overfladen i forbløffende detaljer.

Forskerne kortlagde sandmængder, klitvandringshastigheder og -højder for 54 klitfelter, omfatter 495 individuelle klitter.

"Dette arbejde kunne ikke have været udført uden HiRISE, " sagde Chojnacki, som er medlem af HiRISE-teamet. "Dataene kom ikke kun fra billederne, men blev afledt gennem vores fotogrammetri-laboratorium, som jeg administrerer sammen med Sarah Sutton. Vi har en lille hær af bachelorstuderende, der arbejder deltid og bygger disse digitale terrænmodeller, der giver finskala topografi."

På tværs af Mars, undersøgelsen fundet aktiv, vindformede senge af sand og støv i strukturelle fossae - kratere, kløfter, sprækker og revner – såvel som vulkanske rester, polare bassiner og sletter omkring kratere.

I undersøgelsens mest overraskende konklusion, forskerne opdagede, at de største bevægelser af sand med hensyn til volumen og hastighed er begrænset til tre forskellige områder:Syrtis Major, en mørk plet større end Arizona, der sidder lige vest for det store Isidis-bassin; Hellespontus Montes, en bjergkæde omkring to tredjedele af Kaskadernes længde; og North Polar Erg, et hav af sand, der skvulper rundt om den nordlige polare iskappe. Alle tre områder er adskilt fra andre dele af Mars af forhold, der ikke vides at påvirke terrestriske klitter:skarpe overgange i topografi og overfladetemperaturer.

"Det er ikke faktorer, du ville finde i terrestrisk geologi, " sagde Chojnacki. "På jorden, faktorerne på arbejde er forskellige fra Mars. For eksempel, grundvand nær overfladen eller planter, der vokser i området, hæmmer klitsandbevægelsen."

I mindre skala, bassiner fyldt med klart støv viste sig at have højere sandbevægelseshastigheder, såvel.

"Et lyst bassin reflekterer sollys og opvarmer luften ovenover meget hurtigere end de omkringliggende områder, hvor jorden er mørk, " sagde Chojnacki, "så luften vil bevæge sig op i bassinet mod bassinkanten, driver vinden, og med det, sandet."

At forstå, hvordan sand og sediment bevæger sig på Mars, kan hjælpe videnskabsmænd med at planlægge fremtidige missioner til regioner, der ikke let kan overvåges, og som har konsekvenser for at studere oldtidens, potentielt beboelige miljøer.