Forskere tackler Mars topografiske systemer

Forskere ved Trinity College Dublin har kastet lys over de gådefulde "edderkopper fra Mars, " giver det første fysiske bevis på, at disse unikke egenskaber på planetens overflade kan dannes ved sublimering af CO ₂ is.

Edderkopper, mere formelt omtalt som araneiformer, er underligt udseende negativ topografi radiale systemer af dendritiske trug; mønstre, der ligner grene af et træ eller gaffellyn. Disse funktioner, som ikke findes på jorden, menes at blive skåret ind i Mars-overfladen ved, at tøris ændrer sig direkte fra fast til gas (sublimering) om foråret. I modsætning til Jorden, Mars atmosfære består hovedsageligt af CO ₂ og når temperaturen falder om vinteren, dette aflejres på overfladen som CO ₂ frost og is.

Trinity-holdet, sammen med kolleger ved Durham University og Open University, udført en række eksperimenter finansieret af Irish Research Council og Europlanet ved Open University Mars Simulation Chamber (billedet nedenfor), under Mars atmosfærisk tryk, for at undersøge, om mønstre svarende til Mars-edderkopper kunne dannes ved tørissublimering.

Dets resultater er detaljeret i et papir offentliggjort i dag i Videnskabelige rapporter :"Danningen af ​​Araneiforms ved kuldioxidudluftning og kraftig sublimeringsdynamik under Mars atmosfærisk tryk."

"Denne forskning præsenterer det første sæt empiriske beviser for en overfladeproces, der menes at ændre polarlandskabet på Mars. Kieffers hypotese [forklaret nedenfor] har været velaccepteret i over et årti, men indtil nu, det er blevet indrammet i en rent teoretisk sammenhæng. … Forsøgene viser direkte, at de edderkoppemønstre, vi observerer på Mars fra kredsløb, kan udskæres ved direkte omdannelse af tøris fra fast stof til gas. Det er spændende, fordi vi begynder at forstå mere om, hvordan Mars' overflade ændrer sig sæsonmæssigt i dag."

Forskerholdet borede huller i centrene af CO ₂ isblokke og suspenderede dem med en klo, der ligner dem, der findes i arkader, over granulerede bede af forskellige kornstørrelser. De sænkede trykket inde i et vakuumkammer til Mars atmosfærisk tryk (6mbar) og brugte derefter et løftestangssystem til at placere CO ₂ isblok på overfladen

De gjorde brug af en effekt kendt som Leidenfrost-effekten, hvorved, hvis et stof kommer i kontakt med en overflade, der er meget varmere end dets sublimeringspunkt, det vil danne et gasformigt lag omkring sig selv. Da blokken nåede den sandede overflade, CO ₂ vendt direkte fra fast til gas og materiale blev set undslippe gennem det centrale hul i form af en fane

I hvert tilfælde, når blokken blev løftet, et edderkoppemønster var blevet eroderet af den undslippende gas. Edderkoppemønstrene var mere forgrenede, når der blev brugt finere kornstørrelser, og mindre forgrenede, når der blev brugt grovere kornstørrelser.

Dette er det første sæt empiriske beviser for denne eksisterende overfladeproces.

Dr. Mary Bourke, fra Trinity's Institut for Geografi, der vejledte ph.d.-forskningen, sagde:

"Dette innovative arbejde understøtter det nye tema om, at det nuværende klima og vejr på Mars har en vigtig indflydelse ikke kun på dynamiske overfladeprocesser, men også for enhver fremtidig robot- og/eller menneskelig udforskning af planeten."

Hovedhypotesen foreslået for edderkoppedannelse (Kieffers hypotese) antyder, at om foråret, sollys trænger ind i denne gennemsigtige is og opvarmer terrænet under den. Isen vil sublimere fra sin base, får trykket til at bygge op, og til sidst vil isen briste, tillader tryksat gas at undslippe gennem en sprække i isen. Den undslippende gass veje vil efterlade de dendritiske mønstre, der observeres på Mars i dag, og det sandede/støvede materiale vil blive aflejret på toppen af ​​isen i form af en fane.

Imidlertid, indtil nu, det har ikke været kendt, om en sådan teoretisk proces er mulig, og denne proces er aldrig blevet observeret direkte på Mars.

Derudover forskerne observerede, at når CO ₂ blokke blev frigivet og fik lov til at sublimere i sandbedet, sublimering var meget kraftigere end forventet, og materiale blev kastet ud over hele kammeret. Denne observation vil være nyttig til at forstå modeller for andre CO ₂ sublimationsrelaterede processer på Mars, såsom dannelsen af ​​laterale tilbagevendende diffuse strømme omkring lineære klitkløfter på Mars.

Den anvendte metode kan omfokuseres for at studere den geomorfe rolle af CO ₂ sublimering på andre aktive Mars-overfladeegenskaber – og faktisk, kan bane vejen for yderligere forskning i sublimationsprocesser på andre planetariske legemer med ingen/små atmosfærer som Europa eller Enceladus.