I flera år har forskare förstått att i Mars polära regioner täcker fryst koldioxid (aka torris) mycket av ytan under vintern. Under våren sublimeras denna is på platser, vilket får isen att spricka och strålar av CO² spjutas ut. Detta leder till bildandet av mörka fans och funktioner som kallas ”spindlar”, som båda är unika för Mars södra polära region.
Under det senaste decenniet har forskare inte sett att dessa funktioner förändras från år till år, där upprepade töar har lett till deras tillväxt. Men med data från Mars Reconnaissance Orbiters (MRO) HiRISE-kamera har ett forskarteam från University of Colorado, Boulder och Planetary Science Institute i Arizona lyckats få syn på den kumulativa tillväxten av en spindel för första gången från en vår till nästa.
Spindlar är så kallade på grund av sitt utseende, där flera kanaler konvergerar i en central grop. Mörka fans, å andra sidan, är lågalbedo-lappar som är mörkare än den omgivande isarken. Under en tid har astronomer observerats dessa särdrag i den södra polära regionen av Mars, och flera teorier framskred om deras ursprung.
2007 teoretiserade Hugh Kieffer från Space Science Institute i Boulder, Colorado att de mörka fläktarna och spindlarna var länkade, och att båda funktionerna var resultatet av vårens tö. Kort sagt, under Marsens vårsäsong - när den södra polära regionen utsätts för mer solljus - tränger solens strålar in isen och värmer marken under.
Detta får gasflöden att bildas under isen som bygger upp tryck, vilket så småningom får isen att spricka och utlösa gejsrar. Dessa gejsrar avsätter mineraliskt damm och sand över ytan motvind från utbrottet, medan sprickorna i isen växer och blir synliga från bana. Medan denna förklaring har varit allmänt accepterad, har forskare inte kunnat observera denna process i handling.
Genom att använda data från MRO: s High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) kunde forskarteamet upptäcka en småkanaliska tråg i södra regionen som bestod och växte under en treårsperiod. Förutom att det liknade spidery-terrängen låg det i närheten av mörka fläktplatser. Från detta bestämde de sig för att de bevittnade en spindel som var på väg att bildas.
Som Dr. Ganna Portyankina - en forskare från Laboratory for Atmospheric and Space Physics vid University of Colorado, Boulder, och huvudförfattaren på teamets forskningsdokument - förklarade till Space Magazine via e-post,
”Vi har observerat olika förändringar i ytan orsakade av CO²-jetstrålar tidigare. Men de var antingen säsongsmässiga förändringar i ytan albedo, som mörka fans, eller de var bara kortlivade och var borta nästa år, som furer. Den här gången har rännorna hållit sig i flera år och de utvecklar förlängning av dendritisk typ - precis som vi förväntar oss att de stora spindlarna ska utvecklas. ”
Porror som liknade spindelterrängen har tidigare upptäckts vid Mars nordpol, vilket sammanföll med en marsvår. Vid dessa tillfällen rapporterade forskare som använde data från HiRISE-instrumentet att de såg små furer på sanddyner, där utbrott hade deponerat mörka fans. Men vad som är typiskt för norra fålar var dessa icke-bestående årliga händelser som försvann när sommarvindarna satte sand i dem.
Däremot var trågen Dr. Portyankina och hennes team som observerades i den södra polära regionen ihållande under en treårsperiod. Under denna tid utökade och utvecklade dessa funktioner nya "bifloder", och bildade ett dendritiskt mönster som liknade en Martian spindel. Från detta drog de slutsatsen att de tidigare observerade nordliga fårorna har samma orsak - dvs sublimering som orsakar utgasning.
De drog emellertid också slutsatsen att de nordliga fårorna inte utvecklas över tid på grund av den höga rörligheten för dynmaterial i den norra polära regionen. Skillnaden, verkar det, beror på närvaron av erosivt sandmaterial i norr och söder, vilket skapar (eller startar) den erosiva processen som leder till bildning av spindelliknande truvor - som båda sparkar stjärnorna men kan radera det också.
"Många platser i de södra polära regionerna med säsongsmässiga mörka fläktar visar inga synliga sandavlagringar," sade Dr. Portyankina. ”Mörka fans på dessa platser kan bara vara en blandning av regolit och damm, eller till och med bara damm på egen hand - eftersom det verkligen är överallt på Mars ... [T] slangplatser som har sand kommer att uppleva högre erosion helt enkelt för att det finns granulärt material i gasflödet. I grund och botten är det gammal enkel sandblästring. Det betyder att det måste vara lättare och snabbare att snida spindlar på dessa platser. ”
Med andra ord, där det finns sand under isplattan, kan marken under det som troligen kommer att vara stenigare (dvs hårdare)> Bildningen av spindelterreng kan kräva att marken under isen är mjuk nog att ristas, men inte så lös att det kommer att fylla på kanalerna under en enda säsongscykel. Kort sagt verkar bildandet av spindelterräng vara beroende av skillnaden i ytkomposition mellan polerna.
Dessutom kunde Dr. Portyankina och hennes team också mäta den nuvarande erosionshastigheten i Mars södra polära region från de många år med HiRISE-data som har samlats. I slutändan uppskattade de att mindre spindelliknande furer skulle kräva tusen marsår (cirka 1 900 jordår) för att bli en spindel i full skala.
Denna studie är säkert betydelsefull, eftersom det är viktigt att förstå hur säsongsförändringar och dagens erosion leder till skapandet av nya topografiska funktioner när det gäller att förstå processerna som formar Mars: s polära regioner. När vi kommer närmare och närmare den dag då besättningsuppdrag och till och med bosättning blir verklighet, kommer att veta hur dessa processer formar planeten kommer att vara grundläggande för att få tag på saker på Mars.
