Mars ist ein sandiger Planet und die HiRISE-Kamera auf dem Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) hat uns unzählige schöne Bilder von Mars-Sanddünen geliefert. Aber die Dünen des Mars sind ganz anders als die Dünen hier auf der Erde. Ihre Bewegung wird von anderen Faktoren als die Erddünen bestimmt.
Die Bewegung von Sanddünen auf dem Mars ist für Wissenschaftler von Interesse. Wie weit die Winde sie bewegen und wo sie abgelagert sind, sind einige der wichtigen Fragen. Die Untersuchung aller Dünenprozesse trägt zur Atmosphären- und Sedimentwissenschaft bei.
"Diese Arbeit wäre ohne HiRISE nicht möglich gewesen."
Matthew Chojnacki, Hauptautor, Universität von Arizona.
Ein Team von Planetenwissenschaftlern am Planetary Sciences Lab der Universität von Arizona führte eine detaillierte Analyse der Sanddünen auf dem Mars durch. Matthew Chojnacki, Associate Scientist an der Universität von A, leitete die Studie, die in der Zeitschrift Geology veröffentlicht wurde. Das Papier heißt "Grenzzustandskontrolle in den Regionen mit hohem Sandfluss des Mars".
Die Studie ergab, dass großräumige Merkmale auf dem Mars und die Temperaturunterschiede von Landformen in Marsdünen eine wichtige Rolle spielen. Das gleiche gilt hier auf der Erde nicht.
Das Team konzentrierte seine Bemühungen auf Regionen des Mars mit großen Sanddünen. "Da es in verschiedenen Regionen des Mars große Sanddünen gibt, sind dies gute Orte, um nach Veränderungen zu suchen", sagte Chojnacki.
"Wir wollten wissen: Ist die Bewegung des Sandes über den Planeten gleichmäßig oder wird sie in einigen Regionen gegenüber anderen verstärkt?" Chojnacki sagte. "Wir haben die Geschwindigkeit und das Volumen gemessen, mit denen sich Dünen auf dem Mars bewegen." Die Forscher kartierten Sandvolumina, Dünenmigrationsraten und -höhen für 54 Dünenfelder, die 495 einzelne Dünen umfassten.
"Wir haben eine kleine Armee von Studenten ..."
Matthew Chojnacki, Universität von Arizona
Das Team verließ sich auf HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment), um die Dünen zu untersuchen. HiRISE befindet sich auf dem Mars Reconnaissance Orbiter. In hochauflösenden Bildern werden etwa 3% der Marsoberfläche abgebildet.
"Diese Arbeit wäre ohne HiRISE nicht möglich gewesen", sagte Chojnacki, der Mitglied des HiRISE-Teams ist. „Die Daten stammen nicht nur aus den Bildern, sondern wurden von unserem Photogrammetrielabor abgeleitet, das ich gemeinsam mit Sarah Sutton verwalte. Wir haben eine kleine Armee von Studenten, die Teilzeit arbeiten und diese digitalen Geländemodelle bauen, die eine feinskalige Topographie bieten. “
Was haben sie gefunden?
"Auf der Erde unterscheiden sich die Faktoren bei der Arbeit vom Mars."
Matthew Chojnacki, Hauptautor, Universität von Arizona
In dieser Studie fand das Team beobachtete Dünen mit einer Höhe von 2 bis 122 Metern (6 bis 400 Fuß). Die Dünenbewegung wurde mit etwa 0,6 (2 ft) pro Erdjahr getaktet. Dies steht in starkem Vertrag mit den Dünen auf der Erde. Einige der sich am schnellsten bewegenden Dünen der Erde befinden sich in Nordafrika und bewegen sich auf etwa 30,5 Metern pro Jahr.
Planetenwissenschaftler haben über die Natur der Marsdünen diskutiert und sich gefragt, ob sie Relikte aus der alten Vergangenheit sind oder ob sie noch aktiv geschaffen und an der Oberfläche bewegt werden. Jetzt wissen wir. Der Mars mag in Bezug auf die Dünenbewegung ein fauler Planet sein, aber er ist immer noch aktiv.
Auf dem Mars ist die Atmosphäre viel dünner als hier auf der Erde, und das ist der Schlüssel zum Verständnis dieser Ergebnisse. Grundsätzlich ist der Wind nicht stark genug, um Sanddünen so zu bewegen wie auf der Erde. Es muss andere Faktoren geben.
Auf der anderen Seite des Mars wurden aktive, windförmige Sand- und Staubbetten in strukturellen Fossae - Kratern, Schluchten, Rissen und Rissen - sowie vulkanischen Überresten, Polarbecken und Ebenen, die Krater umgeben, gefunden.
Überraschenderweise stellte sich jedoch auch heraus, dass sich die größten Sandbewegungen in der Nähe von drei verschiedenen Landformen befinden: Syrtis Major, Hellespontus Montes und North Polar Erg.
Syrtis Major ist ein dunkler Fleck auf dem Mars, der als Albedofunktion bezeichnet wird. Es liegt westlich des Isidis Impact Basin. Es ist dunkel wegen des Basaltgesteins in der Region und der fehlenden Sandbedeckung. Die Autoren sagen, dass die Sandbewegung hier stark vom nahe gelegenen Isidis-Becken beeinflusst wird, das 4 bis 5 km tief ist.
Hellespontus Montes ist eine 711 km lange Bergkette, die ungefähr von Nord nach Süd verläuft. Es ist auch eine Albedofunktion. Es befindet sich im Noachus-Dreieck. Das Team stellte fest, dass die saisonale CO2-Volatilität hier eine Rolle bei der Dünenbildung spielt.
Der Nordpol Erg ist ein Sandmeer hoch in den nördlichen Breiten. Es ist auch als Vastitas Borealis bekannt. Es umgibt die gesamte Polarregion. Der Nordpol Erg ist die aktivste Dünenregion auf dem Mars. Das Team stellte fest, dass saisonales CO2 hier zur Bewegung beiträgt. Der Sand wird beim Einfrieren des CO2 weitgehend fixiert, und dann trägt die Schmelze zur Sandbewegung bei, was hauptsächlich auf die verringerte Albedo zurückzuführen ist.
Warum haben diese drei großen Regionen die größte Dünenbewegung gesehen? Was zeichnet sie aus? Zum einen starke geografische Übergänge. Auch Oberflächentemperaturen. Auf der Erde beeinflusst keiner dieser Faktoren die Bewegung der Sanddünen.
"Das sind keine Faktoren, die man in der Erdgeologie finden würde", sagte Chojnacki. „Auf der Erde unterscheiden sich die Faktoren bei der Arbeit vom Mars. Zum Beispiel verzögern Grundwasser in der Nähe der Oberfläche oder Pflanzen, die in der Gegend wachsen, die Bewegung des Dünensandes. “
Das Team kam zu dem Schluss, dass große Übergänge in geologischen Formationen die Migration der Mars-Sanddünen beeinflussen. Es wird durch Temperaturänderungen in der Nähe von Albedofunktionen wie Syrtis Major unterstützt.
Das Team stellte außerdem fest, dass die Sandbewegung in der Nähe kleiner, mit hellem Staub gefüllter Becken größer ist. „Ein helles Becken reflektiert das Sonnenlicht und erwärmt die Luft viel schneller als die umliegenden Gebiete, in denen der Boden dunkel ist“, sagte Chojnacki damit der Sand.
Diese Studie macht deutlich, dass „großräumige topografische und thermophysikalische Variabilitäten eine führende Rolle bei der Steuerung von Sandflüssen auf dem Mars spielen“, wie die Autoren in ihrer Arbeit sagen. Die Autoren sagen auch, dass die Ergebnisse dieser Studie bei der Planung zukünftiger Missionen in Gebieten helfen werden, die nicht einfach zu überwachen sind und Auswirkungen auf die Untersuchung antiker potenziell bewohnbarer Standorte haben können.
