Wetenschap bij zonsopgang: het mysterie van ijs op Mars oplossen

[univers]

Het oppervlak van Mars, dat grotendeels uit koolstofdioxide bestaat, lijkt blauwachtig wit in deze beelden van de Thermal Emission Imaging System (THEMIS)-camera aan boord van NASA's Odyssey-orbiter uit 2001. THEMIS maakt beelden in zowel zichtbaar licht dat waarneembaar is voor het menselijk oog als warmtegevoelig infrarood.
Credits: NASA/JPL-Caltech/ASU

Een nieuwe studie met gegevens van NASA's Mars Odyssey-orbiter kan verklaren waarom Mars-vorst onzichtbaar kan zijn voor het blote oog en waarom stoflawines op sommige hellingen verschijnen.

Wetenschappers waren vorig jaar verbijsterd toen ze beelden van het oppervlak van Mars bestudeerden die bij zonsopgang werden gemaakt door NASA's Mars Odyssey-orbiter. Toen ze naar het oppervlak keken met zichtbaar licht - het soort dat het menselijk oog waarneemt - konden ze spookachtige, blauwwitte ochtendvorst zien verlicht door de opkomende zon. Maar met behulp van de hittegevoelige camera van de orbiter verscheen de vorst op grotere schaal, ook in gebieden waar er geen zichtbaar was.

De wetenschappers wisten dat ze naar vorst keken die zich 's nachts vormt en voornamelijk bestaat uit koolstofdioxide - in wezen droogijs, dat vaak verschijnt als rijp op de Rode Planeet in plaats van als waterijs. Maar waarom was deze droogijsvorst op sommige plaatsen wel zichtbaar en op andere niet?

In een artikel dat vorige maand werd gepubliceerd in de Journal of Geophysical Research: Planets, stelden deze wetenschappers een verrassend antwoord voor dat ook zou kunnen verklaren hoe stoflawines, die de planeet een nieuwe vorm geven, na zonsopgang worden geactiveerd.


Deze donkere strepen, ook wel "hellingstrepen" genoemd, waren het gevolg van stoflawines op Mars. De HiRISE-camera aan boord van NASA's Mars Reconnaissance Orbiter legde ze vast op 26 december 2017.
Credits: NASA/JPL-Caltech/UArizona

Van vorst tot damp

Odyssey, gelanceerd in 2001, is NASA's langstlevende Mars-missie en draagt ​​het Thermal Emission Imaging System (THEMIS), een infrarood- of temperatuurgevoelige camera die een uniek beeld geeft van het oppervlak van Mars. De huidige baan van Odyssey geeft een unieke kijk op de planeet om 7 uur lokale Mars-tijd.

"De ochtendbaan van Odyssey levert spectaculaire beelden op", zegt Sylvain Piqueux van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië, die de krant leidde. "We kunnen de lange schaduwen van zonsopgang zien terwijl ze zich over het oppervlak uitstrekken."

Omdat Mars zo weinig atmosfeer heeft (slechts 1% van de dichtheid van de aarde), warmt de zon snel de vorst op die zich 's nachts opbouwt. In plaats van te smelten, verdampt droogijs binnen enkele minuten in de atmosfeer.

Lucas Lange, een JPL-stagiair die bij Piqueux werkte, merkte voor het eerst de koude-temperatuursignatuur van vorst op op veel plaatsen waar het aan de oppervlakte niet te zien was. Deze temperaturen leken slechts tientallen microns onder de grond - minder dan de breedte van een mensenhaar "onder" het oppervlak.

"Onze eerste gedachte was dat daar ijs zou kunnen worden begraven," zei Lange. "Droogijs is overvloedig aanwezig in de buurt van de polen van Mars, maar we keken dichter naar de evenaar van de planeet, waar het over het algemeen te warm is om droogijsvorst te vormen."

In hun paper stellen de auteurs voor dat ze "vuile vorst" zagen - droogijs vermengd met fijne stofkorrels die het verduisterden in zichtbaar licht maar niet in infraroodbeelden.


Deze donkere strepen, ook wel "hellingstrepen" genoemd, waren het gevolg van stoflawines in een gebied op Mars dat Acheron Fossae wordt genoemd. De HiRISE-camera aan boord van NASA's Mars Reconnaissance Orbiter legde ze vast op 3 december 2006.
Credits: NASA/JPL-Caltech/UArizona
Vorst en lawines ontdooien

Het fenomeen bracht de wetenschappers ertoe te vermoeden dat vuile vorst ook enkele van de donkere strepen zou kunnen verklaren die zich 1000 meter of meer kunnen uitstrekken langs de hellingen van Mars. Ze wisten dat de strepen het gevolg waren van stoflawines die langzaam de berghellingen over de hele planeet hervormen. Wetenschappers denken dat deze stoflawines er waarschijnlijk uitzien als een rivier van stof die zich langs de grond uitstrekt en een spoor van pluizig materiaal achter zich laat. Terwijl het stof in de loop van enkele uren bergafwaarts reist, worden er strepen van donkerder materiaal aan de onderkant zichtbaar.

Deze donkere strepen zijn niet hetzelfde als een beter gedocumenteerde variëteit, recurrente hellingslijnen genaamd , die op dezelfde plaatsen terugkeren, seizoen na seizoen, weken (in plaats van uren) per keer. Ooit gedacht dat het het gevolg was van zout water dat langzaam uit de berghellingen sijpelde, wordt nu algemeen aangenomen dat terugkerende hellingslijnen het gevolg zijn van stromen van droog zand of stof.

Door de hellingen in kaart te brengen voor hun recente onderzoek, ontdekten de auteurs dat ze de neiging hebben om te verschijnen op plaatsen met ochtendvorst. De onderzoekers stellen dat de strepen het gevolg zijn van de verdampende vorst die net genoeg druk heeft gecreëerd om de stofkorrels los te maken, waardoor een lawine ontstaat.

De hypothesen zijn verder bewijs van hoe verrassend de Rode Planeet kan zijn.

"Elke keer dat we een missie naar Mars sturen, ontdekken we exotische nieuwe processen", zegt Chris Edwards, co-auteur van de paper aan de Northern Arizona University in Flagstaff. "We hebben niet zoiets als een hellingsstreep op aarde. Je moet verder denken dan je ervaringen op aarde om Mars te begrijpen.”

https://www.nasa.gov/feature/jpl/scienc ... ng-on-mars