Mars is een zanderige planeet en de HiRISE-camera op de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) heeft ons heel veel prachtige foto's gegeven van Martiaanse zandduinen. Maar de duinen van Mars zijn heel anders dan de duinen hier op aarde. Hun beweging wordt bepaald door andere factoren dan de duinen van de aarde.
De beweging van zandduinen op Mars is interessant voor wetenschappers. Hoe ver de wind ze beweegt en waar ze worden afgezet, zijn enkele van de belangrijke vragen. De studie van alle duinprocessen draagt bij aan de atmosferische en sedimentaire wetenschap.
"Dit werk had niet kunnen worden gedaan zonder HiRISE."
Matthew Chojnacki, hoofdauteur, Universiteit van Arizona.
Een team van planetaire wetenschappers van het Planetary Sciences Lab van de Universiteit van Arizona heeft een gedetailleerde analyse van de zandduinen op Mars uitgevoerd. Matthew Chojnacki, associate scientist aan de U of A, leidde de studie, die werd gepubliceerd in het tijdschrift Geology. Het papier wordt "Randvoorwaardencontroles op de hoge zandstroomgebieden van Mars" genoemd.
Uit de studie bleek dat grootschalige kenmerken op Mars en de temperatuurverschillen van landvormen een sterke rol spelen in Martiaanse duinen. Hetzelfde geldt hier op aarde niet.
Het team richtte hun inspanningen op regio's van Mars met grote zandduinen. "Omdat er in verschillende delen van Mars grote zandduinen zijn, zijn dit goede plekken om naar veranderingen te zoeken", zegt Chojnacki.
"We wilden weten: is de beweging van zand uniform over de hele planeet, of wordt het in sommige regio's versterkt boven andere?" Zei Chojnacki. 'We hebben de snelheid en het volume gemeten waarmee de duinen op Mars bewegen.' De onderzoekers brachten zandvolumes, duinmigratiesnelheden en hoogtes in kaart voor 54 duinvelden, waaronder 495 individuele duinen.
"We hebben een klein leger van niet-gegradueerde studenten ..."
Matthew Chojnacki, Universiteit van Arizona
Het team vertrouwde op HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) om de duinen te bestuderen. HiRISE staat op de Mars Reconnaissance Orbiter. Het heeft ongeveer 3% van het oppervlak van Mars in kaart gebracht in afbeeldingen met een hoge resolutie.
"Dit werk was niet mogelijk geweest zonder HiRISE", zegt Chojnacki, lid van het HiRISE-team. 'De gegevens waren niet alleen afkomstig van de afbeeldingen, maar werden verkregen via ons fotogrammetrielab dat ik samen met Sarah Sutton beheer. We hebben een klein leger van niet-gegradueerde studenten die parttime werken en deze digitale terreinmodellen bouwen die een fijne topografie bieden. ”
Wat hebben ze gevonden?
'Op aarde verschillen de factoren die aan het werk zijn van Mars.'
Matthew Chojnacki, hoofdauteur, Universiteit van Arizona
In deze studie vond het team waargenomen duinen die varieerden van 2 meter tot 122 meter hoog (6 tot 400 voet). De duinbeweging werd geklokt op ongeveer 0,6 (2 ft) per aardjaar. Dit staat in sterk contract met de duinen op aarde. Enkele van de snelst bewegende duinen op aarde bevinden zich in Noord-Afrika en verplaatsen zich met ongeveer 30,5 meter (100 voet) per jaar.
Planetaire wetenschappers hebben gedebatteerd over de aard van de Martiaanse duinen, zich afvragend of ze overblijfselen zijn uit het verre verleden, of dat ze nog steeds actief worden gemaakt en over het oppervlak worden verplaatst. Nu weten we het. Mars is misschien een luie planeet wat betreft duinbeweging, maar het is nog steeds actief.
Op Mars is de atmosfeer veel dunner dan hier op aarde, en dat is de sleutel om deze resultaten te begrijpen. Kortom, de wind is niet krachtig genoeg om zandduinen op dezelfde manier te verplaatsen als op aarde. Er moeten andere factoren zijn.
Over heel Mars vond het onderzoek actieve, windvormige zand- en stofbedden in structurele fossielen - kraters, canyons, kloven en scheuren - evenals vulkanische overblijfselen, poolbekkens en vlakten rondom kraters.
Maar het ontdekte ook verrassend genoeg dat de grootste zandbewegingen zich in de buurt van drie verschillende landvormen bevinden: Syrtis Major, Hellespontus Montes en de North Polar Erg.
Syrtis Major is een donkere plek op Mars die een albedo-functie wordt genoemd. Het ligt net ten westen van het Isidis Impact Basin. Het is donker vanwege het basaltgesteente in de regio en het gebrek aan zandbedekking. De auteurs zeggen dat de zandbeweging hier sterk wordt beïnvloed door het nabijgelegen Isidis-bekken, dat 4 tot 5 km diep is.
Hellespontus Montes is een bergketen van 711 km lang, die ongeveer van noord naar zuid loopt. Het is ook een albedo-functie. Het bevindt zich in de Noachus-driehoek. Het team ontdekte dat seizoensgebonden CO2-vluchtigheid hier een rol speelde bij duinvorming.
De North Polar Erg is een zandzee hoog op de noordelijke breedtegraden. Het staat ook bekend als de Vastitas Borealis. Het omcirkelt het hele poolgebied. De North Polar Erg is het meest actieve duingebied op Mars. Het team ontdekte dat seizoensgebonden CO2 hier bijdraagt aan de beweging. Het zand wordt grotendeels vastgehouden wanneer de CO2 wordt bevroren en vervolgens draagt de smelt bij aan de zandbeweging, grotendeels dankzij het verlaagde albedo.
Waarom zagen deze drie grote regio's de grootste duinbeweging? Wat onderscheidt ze? Grimmige overgangen in de geografie, bijvoorbeeld. Ook oppervlaktetemperaturen. Op aarde vormen geen van deze factoren de duinbeweging.
'Dat zijn geen factoren die je in de aardse geologie zou vinden', zei Chojnacki. 'Op aarde zijn de factoren die aan het werk zijn anders dan die van Mars. Bijvoorbeeld grondwater aan de oppervlakte of in het gebied groeiende planten vertragen het duinzand. ”
Het team concludeerde dat grote overgangen in geologische formaties de Marsduinmigratie vormen. Het wordt geholpen door temperatuurveranderingen in de buurt van albedo-functies zoals Syrtis Major.
Het team ontdekte ook dat de zandbeweging groter is in de buurt van kleine bassins gevuld met helder stof. "Een helder bassin weerkaatst het zonlicht en verwarmt de lucht er veel sneller boven dan de omliggende gebieden, waar de grond donker is," zei Chojnacki, "zodat de lucht het bassin omhoog zal bewegen in de richting van de bassinrand, de wind aandrijvend, en ermee, het zand.
Deze studie maakt duidelijk dat "grootschalige topografische en thermofysische variabelen een leidende rol spelen bij het aansturen van zandstromen op Mars", zoals de auteurs in hun paper zeggen. De auteurs zeggen ook dat de resultaten van deze studie zullen helpen bij het plannen van toekomstige missies naar gebieden die niet gemakkelijk te monitoren zijn en mogelijk gevolgen hebben voor het bestuderen van oude potentieel bewoonbare locaties.
