Jarenlang hebben wetenschappers begrepen dat in de poolgebieden van Mars bevroren kooldioxide (ook bekend als droogijs) in de winter een groot deel van het oppervlak bedekt. In de lente sublimeert dit ijs op sommige plaatsen, waardoor het ijs barst en er CO²-stralen uit spuiten. Dit leidt tot de vorming van donkere waaiers en kenmerken die bekend staan als 'spinnen', die beide uniek zijn voor het zuidelijke poolgebied van Mars.
In het afgelopen decennium hebben onderzoekers deze kenmerken niet van jaar tot jaar zien veranderen, waarbij herhaalde ontdooiingen tot hun groei hebben geleid. Met behulp van gegevens van de HiRISE-camera van de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) heeft een onderzoeksteam van de Universiteit van Colorado, Boulder en het Planetary Science Institute in Arizona echter voor het eerst de cumulatieve groei van een spin in het oog gekregen van de ene lente naar de andere.
Spinnen worden zo genoemd vanwege hun uiterlijk, waarbij meerdere kanalen samenkomen in een centrale put. Donkere fans daarentegen zijn plekken met een laag albedo die donkerder zijn dan de omringende ijskap. Al geruime tijd zijn astronomen deze kenmerken waargenomen in het zuidelijke poolgebied van Mars, en er werden meerdere theorieën naar voren gebracht over hun oorsprong.
In 2007 theoretiseerde Hugh Kieffer van het Space Science Institute in Boulder, Colorado dat de donkere fans en spinnen met elkaar verbonden waren, en dat beide kenmerken het gevolg waren van dooi in de lente. Kortom, tijdens het lenteseizoen van Mars - wanneer het zuidpoolgebied wordt blootgesteld aan meer zonlicht - dringen de zonnestralen de ijskappen binnen en verwarmen de grond eronder.
Hierdoor ontstaan er gasstromen onder het ijs die druk opbouwen, waardoor het ijs uiteindelijk barst en geisers worden geactiveerd. Deze geisers storten mineraal stof en zand over de oppervlakte stroomafwaarts van de uitbarsting, terwijl de scheuren in het ijs groeien en zichtbaar worden vanuit de baan. Hoewel deze uitleg algemeen aanvaard is, hebben wetenschappers dit proces niet in actie kunnen waarnemen.
Door gebruik te maken van gegevens van het High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) van de MRO, kon het onderzoeksteam kleine troggen in de zuidelijke regio opsporen die aanhielden en gedurende een periode van drie jaar groeiden. Behalve dat het sterk leek op spinachtig terrein, bevond het zich ook in de buurt van donkere fansites. Hieruit stelden ze vast dat ze getuige waren van een spin die bezig was zich te vormen.
Zoals Dr. Ganna Portyankina - een onderzoeker van het Laboratorium voor Atmosferische en Ruimtefysica aan de Universiteit van Colorado, Boulder, en de hoofdauteur van het onderzoekspaper van het team - via e-mail aan Space Magazine uitlegde,
“We hebben eerder verschillende veranderingen in het oppervlak waargenomen veroorzaakt door CO²-jets. Ze waren echter allemaal ofwel seizoensveranderingen in oppervlakte-albedo, zoals donkere fans, of ze waren slechts van korte duur en waren het volgende jaar weg, zoals groeven. Deze keer zijn de troggen meerdere jaren gebleven en ontwikkelen ze dendritische extensies - precies zoals we verwachten dat de grote spinnen zich zullen ontwikkelen. ”
Voren die vergelijkbaar waren met het spinachtige terrein zijn in het verleden gezien op de noordpool van Mars, die samenviel met een Martiaanse veer. Bij deze gelegenheden meldden wetenschappers die gegevens van het HiRISE-instrument gebruikten kleine groeven op zandduinen te zien, waar uitbarstingen donkere waaiers hadden afgezet. Echter, in wat typisch is voor noordelijke voren, waren dit niet-aanhoudende jaarlijkse gebeurtenissen, die verdwenen toen zomerwinden er zand in afzetten.
Daarentegen waren de troggen die Dr. Portyankina en haar team in het zuidelijke poolgebied waarnamen gedurende een periode van drie jaar aanhoudend. Gedurende deze tijd breidden deze functies zich uit en ontwikkelden nieuwe "zijrivieren", die een dendritisch patroon vormden dat op een Martiaanse spin leek. Hieruit concludeerden ze dat de eerder waargenomen noordelijke voren dezelfde oorzaak hebben - namelijk sublimatie die uitgassing veroorzaakt.
Ze concludeerden echter ook dat de noordelijke groeven zich in de loop van de tijd niet ontwikkelen vanwege de hoge mobiliteit van duinmateriaal in het noordelijke poolgebied. Het verschil, zo lijkt het, komt neer op de aanwezigheid van erosief zandmateriaal in het noorden en zuiden, dat het erosieve proces creëert (of start) dat leidt tot de vorming van spinachtige troggen - die beide het proces een kickstart geven maar kunnen wis het ook.
"Veel locaties in de zuidpoolgebieden met donkere donkere fans vertonen geen zichtbare zandafzettingen", zegt Dr. Portyankina. "Donkere ventilatoren op die locaties zijn misschien maar een mix van regoliet en stof, of zelfs gewoon stof op zichzelf - want het is echt overal op Mars ... [T] slanglocaties met zand zullen een hogere erosie ervaren, simpelweg omdat er korrelig materiaal is in de gasstroom. Kortom, het is eenvoudig zandstralen. Dit betekent dat het makkelijker en sneller moet zijn om spinnen op die locaties te snijden. ”
Met andere woorden, waar zand bestaat onder de ijskap, is de grond eronder waarschijnlijk rotsachtiger (dat wil zeggen harder)> De vorming van spinnenterrein kan daarvoor vereisen dat de grond onder het ijs zacht genoeg is om te worden uitgehouwen, maar niet zo los dat het de kanalen tijdens een enkele seizoenscyclus zal vullen. Kortom, de vorming van spinachtig terrein lijkt afhankelijk te zijn van het verschil in oppervlaktesamenstelling tussen de polen.
Bovendien konden Dr. Portyankina en haar team aan de hand van de vele jaren aan verzamelde HiRISE-gegevens het huidige tempo van erosie in het zuidelijke poolgebied van Mars meten. Uiteindelijk schatten ze dat kleinere spinachtige groeven duizend Marsjaren (ongeveer 1.900 aardse jaren) nodig zouden hebben om een volledige spin te worden.
Deze studie is zeker belangrijk, aangezien het belangrijk is om te begrijpen hoe seizoensveranderingen en hedendaagse erosie leiden tot het ontstaan van nieuwe topografische kenmerken als het gaat om het begrijpen van de processen die de poolgebieden van Mars vormen. Naarmate we dichter en dichter bij de dag komen waarop bemande missies en zelfs nederzettingen een realiteit worden, zal het van fundamenteel belang zijn om te weten hoe deze processen de planeet vormen, om dingen op Mars te kunnen doen.
