Mars är en sandig planet och HiRISE-kameran på Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) har gett oss massor av vackra bilder av Martian sanddyner. Men Mars's sanddyner är mycket annorlunda än sanddyner här på jorden. Deras rörelse styrs av andra faktorer än jorddyner.
Förflyttningen av sanddyner på Mars är av intresse för forskare. Hur långt vindarna flyttar dem, och var de placeras, är några av de viktiga frågorna. Studien av alla klitprocesser bidrar till atmosfärisk och sedimentär vetenskap.
"Det här arbetet kunde inte ha utförts utan HiRISE."
Matthew Chojnacki, huvudförfattare, University of Arizona.
Ett team av planetforskare vid University of Arizona Planetary Sciences Lab utförde en detaljerad analys av sanddyner på Mars. Matthew Chojnacki, forskarforskare vid U-A, ledde studien, som publicerades i tidskriften Geology. Papperet kallas "Gränsvärde kontroller på de höga sand-flussområdena i Mars."
Studien fann att storskaliga funktioner på Mars, och temperaturskillnaderna i landformer, spelar en stark roll i Martian sanddyner. Detsamma är inte sant här på jorden.
Teamet fokuserade sina ansträngningar på regioner i Mars med stora sanddyner. "Eftersom det finns stora sanddyner i olika områden i Mars, är det bra platser att leta efter förändringar på," sade Chojnacki.
"Vi ville veta: Är rörelsen av sand enhetlig över planeten, eller förbättras den i vissa regioner över andra?" Sa Chojnacki. "Vi mätte hastigheten och volymen som sanddynerna rör sig på Mars." Forskarna kartlade sandvolymer, vandringshastigheter och höjder för dyner för 54 dynfält, som omfattar 495 enskilda sanddyner.
"Vi har en liten armé av studenter ..."
Matthew Chojnacki, University of Arizona
Teamet förlitade sig på HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) för att studera sanddynerna. HiRISE är på Mars Reconnaissance Orbiter. Det har kartlagts ungefär 3% av Marsytan i högupplösta bilder.
”Detta arbete kunde inte ha utförts utan HiRISE,” sade Chojnacki, som är medlem i HiRISE-teamet. ”Uppgifterna kom inte bara från bilderna, utan härleddes genom vårt fotogrammetrilaboratorium som jag samarbete med Sarah Sutton. Vi har en liten armé av studenter som arbetar på deltid och bygger dessa digitala terrängmodeller som ger finskala topografi. ”
Vad hittade de?
"På jorden skiljer sig faktorerna från arbetet från Mars."
Matthew Chojnacki, huvudförfattare, University of Arizona
I denna studie fann teamet observerade sanddyner som sträckte sig från 2 meter till 122 meter höga (6 till 400 fot). Klipprörelsen klockades på cirka 0,6 (2 fot) per jordår. Detta är i skarpt kontrakt med sanddyner på jorden. Några av de snabbast rörande sanddynerna på jorden finns i Nordafrika och rör sig på cirka 30,5 meter per år.
Planetforskare har diskuterat naturen på Martian-sanddyner och undrat om de är reliker från det forntida förflutna, eller om de fortfarande aktivt skapas och rör sig runt ytan. Nu vet vi. Mars kan vara en lat planet när det gäller sandrörelse, men den är fortfarande aktiv.
På Mars är atmosfären mycket tunnare än här på jorden, och det är nyckeln till att förstå dessa resultat. I grund och botten är vinden inte kraftfull nog för att flytta sanddyner på samma sätt som på jorden. Det måste finnas andra faktorer.
Över hela Mars fann undersökningen aktiva, vindformade bäddar av sand och damm i strukturella fossa - kratrar, raviner, sprickor och sprickor - samt vulkanrester, polarbassänger och slätter som omger kratrar.
Men det fann också, överraskande, att de största rörelserna av sand är nära tre distinkta landformer: Syrtis Major, Hellespontus Montes och North Polar Erg.
Syrtis Major är en mörk plats på Mars som kallas en albedo-funktion. Det är strax väster om Isidis Impact Basin. Det är mörkt på grund av den basaltiska berget i regionen och bristen på sandtäcke. Författarna säger att sandrörelsen här påverkas starkt av det närliggande Isidisbassängen, som är 4 till 5 km djup.
Hellespontus Montes är en bergskedja som är 711 km lång och löper ungefär nord-syd. Det är också en albedo-funktion. Den ligger i Noachus Triangle. Teamet fann att säsongsmässig CO2-volatilitet spelade en roll i dynbildningen här.
North Polar Erg är ett sandhav högt på de nordliga breddegraderna. Det är också känt som Vastitas Borealis. Det omger hela polära regionen. North Polar Erg är den mest aktiva sandregionen på Mars. Teamet fann att säsongsbetonat CO2 bidrar till rörelsen här. Sanden är till stor del låst på plats när koldioxiden fryss, och sedan bidrar smältan till sandrörelse, till stor del på grund av den sänkt albedo.
Varför såg dessa tre stora regioner den största sandrörelsen? Vad skiljer dem ut? Skarpa övergångar i geografi, för en sak. Även yttemperaturer. På jorden formar ingen av dessa faktorer sanddynrörelse.
"Det är inte faktorer som du skulle hitta inom markgeologi," sade Chojnacki. ”På jorden skiljer sig faktorerna från arbetet från Mars. Till exempel, grundvatten nära ytan eller växter som växer i området fördröjer duensandrörelsen. "
Teamet drog slutsatsen att stora övergångar i geologiska formationer formar migration av sanddyn. Det stöds av temperaturförändringar nära albedo-funktioner som Syrtis Major.
Teamet fann också att sandrörelsen är större nära små bassänger fyllda med ljust damm. "Ett ljust bassäng reflekterar solljuset och värmer upp luften ovanför mycket snabbare än de omgivande områdena, där marken är mörk," sade Chojnacki, "så luften kommer att röra sig upp genom bassängen mot bassängkanten, driva vinden och med den, sanden.
Denna studie gör det klart att "storskaliga topografiska och termofysiska variationer spelar en ledande roll när det gäller att driva sandflöden på Mars," som författarna säger i sitt papper. Författarna säger också att resultaten från den här studien kommer att hjälpa till i planeringen av framtida uppdrag till områden som inte lätt övervakas och kan ha konsekvenser för att studera gamla potentiellt bebyggda platser.
