Wir wussten, dass es auf dem Mars Wind gibt. Wir wussten, dass es Sand gab. Jetzt wissen wir, dass die marsianischen Winde stark genug sind, um den Sand in vielen Teilen des Mars zu bewegen.
Am 17. November 2011 veröffentlichte die NASA neue Bilder, die zeigen, dass Winde die unberührten Sanddünen des Planeten Mars treiben - dass sie sich in Bewegung befinden - wie Sie vielleicht denken, ist dies nur in einer windigen Wüstenwelt logisch.
Oder ist es so logisch? Staub wird leicht um den Roten Planeten geblasen. Es gibt manchmal weltweite Staubstürme, die irdische Beobachter seit Beginn des 20. Jahrhunderts durch Teleskope gesehen haben. Sand ist jedoch schwerer und die dünne Marsatmosphäre bedeutet, dass starke Winde erforderlich sind, um Sandkörner zu bewegen. Und obwohl bekannt ist, dass Winde zur Bewegung der Dünen auf der Erde beitragen, hatten Computersimulationen der Marsatmosphäre ergeben, dass stark genug Winde dort selten sein würden.
Mars-Sand bewegt sich über einen Zeitraum von Jahren in vielen Teilen des Mars. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / Univ. von Ariz./JHUAPL
Die Sandkörner bewegen sich jedoch aufgrund des Windes über die Oberfläche vieler Teile des Mars. Das Bild oben zeigt eine gewellte Dünenfront im Herschel-Krater, südlich des Marsäquators im kraterartigen Hochland des Mars. Beim Mars Reconnaissance Orbiter der NASA bewegte sich die Dünenfront zwischen dem 3. März 2007 und dem 1. Dezember 2010 durchschnittlich um zwei Meter. Sehen Sie das Muster von Wellen auf der Dünenoberfläche? Das Muster hat sich zwischen den beiden Bildern vollständig geändert.
Bilder vom Mars Reconnaissance Orbiter der NASA, der 2005 von der Erde aus gestartet wurde, zeigen Sanddünen und Wellen, die sich über die Marsoberfläche bei bewegen Dutzende von Standorten. Die hoch entwickelte HiRISE-Kamera des Orbiters hat diese Bilder von sich bewegendem Sand aufgenommen. Offensichtlich ist die sandige Oberfläche des Planeten dynamischer als die Planetenforscher bisher dachten. Nathan Bridges ist Planetologe am Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University und leitender Autor eines Artikels über die weltweite Sandbewegung auf dem Mars, der am 14. November 2011 in der Zeitschrift Geology veröffentlicht wurde. Er sagte:
Der Mars hat entweder mehr Windböen als wir vorher wussten, oder der Wind kann mehr Sand transportieren. Wir dachten, der Sand auf dem Mars sei relativ unbeweglich, so dass diese neuen Beobachtungen unsere gesamte Perspektive verändern.
Exotische Sanddünen auf dem Mars, gesehen im Jahr 2001. Wissenschaftler fragten sich, ob sie zeitlich eingefroren waren, wie die Oberfläche des Mondes. Bildnachweis: Malin Space Science Systems, MGS, JPL, NASA
Sanddünen sind ein häufiges Merkmal auf der Marsoberfläche und können wie im obigen Bild exotisch wirken. Dieses Bild wurde von Mars Global Surveyor (MGS) aufgenommen. Es war das Astronomiebild des Tages (APOD) vom 26. Februar 2001, das die dunklen Dünen oben mit „Haifischzähnen“ verglich. Diese Dünen befinden sich im Proctor Crater, einem 170 Kilometer breiten Krater, in dem erstmals Sanddünen zu sehen waren von Mariner 9 vor über 35 Jahren.Das Bild zeigt die komplexe Beziehung zwischen den Mars-Sanddünen und dem Wind, aber niemand war sich sicher, als dieses Bild vor 10 Jahren aufgenommen wurde, ob die Winde auf dem Mars noch stark genug wehten, um die Dünen in Echtzeit zu bewegen.
Der Mars Global Surveyor, der von 1997 bis 2006 operierte, gab uns die ersten Hinweise, dass sich die Mars-Dünen bewegen. Den Kameras des Raumfahrzeugs fehlte jedoch die Auflösung, um die Änderungen endgültig zu erkennen. Die Mars Exploration Rover der NASA entdeckten auch Hinweise auf Sandverschiebungen, als sie 2004 auf der Oberfläche des Roten Planeten aufliefen. Das Missionsteam war überrascht, Sandkörner auf den Sonnenkollektoren der Rover zu sehen. Sie sahen auch, wie sich die Spuren der Rover mit Sand füllten. Dennoch blieb das Ausmaß der Sandbewegung über den Mars unklar.
Dünen in der Nähe des Nordpols des Mars, gesehen im Jahr 2009. Es wurde festgestellt, dass sie sich bewegen, wenn das Mars-Trockeneis verdunstet. Bildnachweis: HiRISE
Das Bild oben ist aus dem Jahr 2009. Es zeigt eine andere Art und Weise, wie sich Dünen in der Vergangenheit auf dem Mars bewegten - nicht durch Wind, sondern durch einen anderen Prozess. Bei einigen Dünen in der Nähe der Polargebiete des Mars wurde beobachtet, dass sie sich bewegen, wenn sich das Kohlendioxideis (Trockeneis) auf dem Mars direkt von einem festen in ein gasförmiges ändert - ohne dazwischen befindlichen flüssigen Zustand, wie bei Wassereis.
Mehrere Studien von Mary C. Bourke in diesem Jahr charakterisierten die Mars-Sanddünen, insbesondere indem sie mit den Dünen des kalten Klimas in der Antarktis verglichen wurden. Der Nordpol des Mars ist von einer riesigen zirkumpolaren Region aus Sanddünen umgeben. Diese Dünen liegen bei mittleren Jahrestemperaturen von -80 ° C, sind 70% des Jahres von Frost bedeckt und unterliegen jährlichen Schneefällen. In den Sanddünen der kalten Region sind oft Sand, Schnee und Eis eingebettet. Die HiRISE-Kamera nimmt auch Bilder dieser Mars-Dünen auf. Unter Verwendung von Daten aus der Antarktis und anderen kalten Wüstenregionen konnte Bourke darauf hinweisen, dass die Dünen in der Nordpolregion des Mars auch Schnee und Eis enthalten können.
An einigen Stellen auf dem Mars fließt Sand wie Flüssigkeit. Bildnachweis: HiRISE, MRO, LPL (USA, Arizona), NASA
Ich denke, ich liebe das Bild über alles. Es ist ein weiteres HiRISE-Kamerabild, das vom Mars Reconnaissance Orbiter im Jahr 2009 aufgenommen wurde, als Planetenwissenschaftler begannen, die wirklich dynamische Qualität der Dünen zu erahnen - aber es war nicht positiv, wie weit verbreitet die Dünenbewegung auf dem Mars ist.
Was ist das für ein Bild? Es sieht aus wie fließende Flüssigkeit. Auf dem Mars gefrieren die tatsächlichen Flüssigkeiten und verdampfen schnell in die dünne Marsatmosphäre. Aber anhaltende Winde lassen große Sanddünen wie eine Flüssigkeit fließen und sogar tropfen, wie oben gezeigt.
Also - bis jetzt - aktive Sanddünen in vielen Teilen des Mars war nicht bestätigt worden. Das ist die große Ankündigung dieser Woche und in der Tat faszinierend.
Es scheint jedoch nicht alle vom Sand auf dem Mars bewegt sich, während der Wind weht. Die Studie vom 14. November 2011 identifiziert auch mehrere Gebiete, in denen sich der Sand auf dem Mars nicht bewegt hat. Die Wissenschaftler sagen, die unbewegten Sanddünen könnten größere Körner haben oder ihre Oberflächenschichten könnten zusammengeklebt sein. Oder sie bewegen sich auf längeren Zeitskalen, ausgelöst durch Klimazyklen auf dem Mars, von denen angenommen wird, dass sie Zehntausende von Jahren dauern. Diese Wissenschaftler sagten:
Die Neigung der Marsachse relativ zu ihrer Umlaufbahn kann dramatisch variieren. In Kombination mit der ovalen Umlaufbahn des Mars kann dies zu extremen Veränderungen des Marsklimas führen, die weitaus größer sind als die auf der Erde. Möglicherweise war der Mars einmal so warm, dass das jetzt in den polaren Eiskappen gefrorene Kohlendioxid eine dickere Atmosphäre bilden konnte, was zu stärkeren Winden führte, die Sand transportieren konnten.
Was werden wir als nächstes lernen?
Fazit: Astronomen haben jahrzehntelang Staubstürme beobachtet, die durch Teleskope auf dem Mars tobten, aber Raumschiffe haben auch das Vorhandensein von Sanddünen auf dieser kalten, trockenen Wüstenwelt entdeckt. Bisher war nicht bekannt, wie weit die dünne Marsatmosphäre die kursierenden Sandkörner - im Gegensatz zum Feinstaub - aufnehmen und bewegen konnte. Bilder von der HiRISE-Kamera des Mars Reconnaissance Orbiter zeigen jedoch, dass Wind an Dutzenden von Orten auf dem Mars Sand in Echtzeit auf dem Mars bewegt. Die Studie wurde am 14. November 2011 in der Fachzeitschrift Geology veröffentlicht.