Mount Sharp on Mars ist in etwa so groß wie Alaskas Berg. McKinley. Neue Forschungen deuten darauf hin, dass es wahrscheinlich als starker Wind entstanden ist, der Staub und Sand in den Krater getragen hat, in dem es sich befindet.
Ein etwa 3,5 Meilen hoher Mars-Hügel, von dem Wissenschaftler vermuten, dass er Hinweise auf einen massiven See enthält, könnte sich aufgrund der berühmt-staubigen Atmosphäre des Roten Planeten gebildet haben, wie eine Analyse der Merkmale des Hügels nahe legt. Wenn dies zutrifft, könnte die Untersuchung die Erwartung verwässern, dass der Hügel Beweise für eine große Menge Wasser enthält, was wichtige Auswirkungen auf das Verständnis der Bewohnbarkeit des Mars in der Vergangenheit haben würde.
Forscher der Princeton University und des California Institute of Technology vermuten, dass der als Mount Sharp bekannte Hügel höchstwahrscheinlich durch starken Wind entstanden ist, der Staub und Sand in den 96 Meilen breiten Krater beförderte, in dem sich der Hügel befindet. Sie berichten in der Zeitschrift Geology, dass die Luft wahrscheinlich aus dem massiven Gale Crater aufsteigt, wenn sich die Marsoberfläche tagsüber erwärmt, und nachts die steilen Wände wieder hinunterfegt. Obwohl diese „Hangwinde“ an den Wänden des Gale Crater stark sind, wären sie im Zentrum des Kraters abgeklungen, wo sich der Feinstaub in der Luft ansammelte und schließlich den Mount Sharp bildete, der in der Nähe von Alaskas Berg liegt. McKinley.
Forscher der Princeton University, des California Institute of Technology und der Ashima Research schlugen vor, dass der etwa 3,5 Meilen hohe Mount Sharp (oben) des Mars höchstwahrscheinlich entstanden ist, als starke Winde Staub und Sand in den Gale Crater trugen, wo sich der Hügel befindet. Wenn dies zutrifft, könnte die Untersuchung die Erwartungen verwässern, dass der Hügel der Überrest eines riesigen Sees ist, was wichtige Auswirkungen auf das Verständnis der Bewohnbarkeit des Mars in der Vergangenheit haben würde. Bild von NASA / JPL-Caltech / MSSS
Diese Dynamik widerspricht der vorherrschenden Theorie, dass Mount Sharp aus Schichten von Seeschlamm entstanden ist - und könnte bedeuten, dass der Hügel weniger Hinweise auf ein erdähnliches Marsklima der Vergangenheit enthält, als die meisten Wissenschaftler derzeit erwarten. Der Nachweis, dass der Gale Crater zum Teil einen See enthielt, bestimmte den Landeplatz für den NASA-Marsrover Curiosity. Der Rover landete im August in der Nähe des Mount Sharp, um Hinweise auf eine bewohnbare Umgebung zu finden, und im Dezember fand er Spuren von Ton, Wassermolekülen und organischen Verbindungen. Die Bestimmung der Herkunft dieser Elemente und ihrer Beziehung zum Mount Sharp wird in den kommenden Monaten ein Schwerpunkt von Curiosity sein.
Aber der Hügel selbst war wahrscheinlich nie unter Wasser, obwohl ein Gewässer im Wassergraben um den Fuß des Mount Sharp hätte existieren können, sagte der Koautor der Studie Kevin Lewis, ein Princeton Associate Research Scholar in Geosciences und teilnehmender Wissenschaftler der Curiosity Rover-Mission, Mars Science Laboratory. Die Suche, ob der Mars zu einem bestimmten Zeitpunkt das Leben hätte unterstützen können, sei möglicherweise besser auf ein anderes Ziel ausgerichtet, sagte er.
"Unsere Arbeit schließt die Existenz von Seen im Gale Crater nicht aus, legt jedoch nahe, dass der größte Teil des Materials im Mount Sharp durch den Wind abgelagert wurde", sagte Lewis, der mit dem Postdoktoranden der Planetologie, dem Erstautor Edwin Kite, zusammengearbeitet hatte bei Caltech; Michael Lamb, Assistenzprofessor für Geologie an der Caltech; und Claire Newman und Mark Richardson vom kalifornischen Forschungsunternehmen Ashima Research.
Die Forscher berichten, dass am Morgen, als sich die Marsoberfläche erwärmte, Luft den Kraterrand (rote Pfeile) und die Flanken des Mount Sharp (gelbe Pfeile) hinaufgeströmt und am späten Nachmittag kühler geworden wäre. Die Forscher erstellten ein Computermodell, aus dem hervorgeht, dass sich der von diesen Winden getragene Feinstaub mit der Zeit ansammeln und einen Hügel von der Größe des Mount Sharp bilden könnte, selbst wenn der Boden von Anfang an kahl wäre. Die blauen Pfeile zeigen die variableren Windmuster auf dem Boden des Kraters an, einschließlich des Landeplatzes Curiosity (gekennzeichnet durch das „x“). Bild von NASA / JPL-Caltech / ESA / DLR / FU Berlin / MSSS
„Tag und Nacht haben Sie diese starken Winde, die die steilen topografischen Hänge auf und ab strömen. Es stellt sich heraus, dass ein Hügel wie dieser eine natürliche Form in einem Krater wie Gale ist “, sagte Lewis. "Entgegen unseren Erwartungen hätte sich der Mount Sharp im Wesentlichen als freistehender Sedimenthaufen bilden können, der den Krater niemals füllte."
Selbst wenn der Mount Sharp aus Wind geboren wäre, könnten er und ähnliche Hügel mit einer wertvollen geologischen - wenn nicht biologischen - Geschichte des Mars überfluten, die dazu beitragen kann, die Klimageschichte des Mars zu enträtseln und zukünftige Missionen zu leiten, sagte Lewis.
"Diese Sedimenthügel könnten immer noch Millionen von Jahren der Geschichte des Marsklimas aufzeichnen", sagte Lewis. „So lernen wir die Geschichte der Erde kennen, indem wir die vollständigsten Sedimentaufzeichnungen finden und Schicht für Schicht durchgehen. Auf die eine oder andere Weise werden wir ein unglaubliches Geschichtsbuch über alle Ereignisse erhalten, die während der Ablagerung dieses Sediments vor sich gingen. Ich denke, Mount Sharp wird immer noch eine unglaubliche Geschichte zum Lesen bieten. Es könnte einfach kein See gewesen sein. “
Dawn Sumner, Geologieprofessorin an der University of California in Davis und Mitglied des Mars Science Laboratory, sagte, dass die Spezifität des Modells der Forscher es zu einem wertvollen Versuch macht, die Herkunft von Mount Sharp zu erklären. Obwohl die Arbeit allein noch nicht ausreicht, um die Verteilung des Wassers auf dem Mars zu überdenken, schlägt sie eine einzigartige Winddynamik für Gale Crater vor und modelliert sie dann so detailliert, dass die Hypothese tatsächlich getestet werden kann, wenn mehr Proben auf dem Mars analysiert werden, sagte Sumner .
"Meines Wissens ist ihr Modell neu, sowohl in Bezug auf das Aufrufen katabatischer Winde zur Bildung von Mount Sharp als auch in Bezug auf die quantitative Modellierung, wie die Winde dies tun würden", sagte Sumner, der mit der Arbeit vertraut ist, aber keine Rolle darin hatte.
"Der große Beitrag dabei ist, dass sie neue Ideen liefern, die spezifisch genug sind, um sie zu testen", sagte sie. „Dieses Papier liefert ein neues Modell für den Mount Sharp, das spezifische Vorhersagen über die Eigenschaften der Felsen im Berg macht. Beobachtungen von Curiosity am Fuße des Mount Sharp können das Modell auf Beweise für die Ablagerung von Sedimenten durch Wind testen. “
Die Forscher verwendeten zwei Satellitenbilder des Gale Crater, die zur Vorbereitung der Roverlandung mit der HiRISE-Kamera (High-Resolution Imaging Science Experiment) an Bord des von Caltech für die NASA verwalteten Satelliten Mars Reconnaissance Orbiter aufgenommen wurden. Software-Tools extrahierten die topografischen Details des Mount Sharp und des umgebenden Geländes. Die Forscher stellten fest, dass die verschiedenen Schichten im Hügel keine mehr oder weniger flach liegenden Stapel bildeten, wie dies bei Sedimenten aus einem See der Fall wäre. Stattdessen fächerten sich die Schichten in einem ungewöhnlichen radialen Muster vom Zentrum des Hügels nach außen auf, sagte Lewis.
Die Merkmale des Mount Sharp stimmen eher mit der Windablagerung überein als mit einem alten See, berichteten die Forscher. Satellitenbilder zeigen, dass sich die verschiedenen Sedimentschichten, aus denen Mount Sharp besteht, wahrscheinlich nicht bis zur Kraterwand erstreckten und auch eine gleichmäßige Neigung oder ein "Eintauchen" von der Mitte des Hügels weg zeigten. Die roten Punkte bezeichnen Eintauchbereiche mit dem angegebenen durchschnittlichen Neigungsgrad. Der gelbe Stern markiert den Landeplatz des NASA Curiosity Mars Rovers. Bild von Kevin Lewis
Kite entwickelte ein Computermodell, um zu testen, wie sich Windzirkulationsmuster auf die Ablagerung und Erosion von durch Wind geblasenem Sediment in einem Krater wie Gale auswirken. Die Forscher stellten fest, dass Böschungswinde, die den Gale-Krater ständig verlassen und wieder betreten, die Ablagerung von Sedimenten in der Nähe des Kraterrands begrenzen und gleichzeitig einen Hügel in der Mitte des Kraters aufbauen könnten, selbst wenn der Boden von Anfang an kahl wäre, sagte Lewis.
Die Ergebnisse der Forscher liefern Hinweise auf aktuelle Fragen zu den wässrigen Ursprüngen des Mount Sharp, sagte Lewis. Satellitenbeobachtungen hatten zuvor wasserbezogene Mineralsignaturen im unteren Teil des Mount Sharp entdeckt. Während dies nahelegte, dass der untere Teil eine Reihe von Seebetten gewesen sein könnte, seien Teile des oberen Hügels mehrdeutiger, sagte Lewis. Erstens sind die oberen Schichten des Hügels an mehreren Stellen höher als die Kraterwände. Der Gale Crater befindet sich am Rande des nördlichen Tieflands des Mars. Wenn es bis nahe an die Höhe des Mount Sharp mit Wasser gefüllt worden wäre, wäre die gesamte nördliche Hemisphäre überflutet worden.
Die von Curiosity durchgeführten Bodenanalysen - die Hauptaufgabe des Rovers ist zwei Jahre, sie könnten jedoch erweitert werden - werden dazu beitragen, die Beschaffenheit des Mount Sharp und das Marsklima im Allgemeinen zu bestimmen, sagte Lewis. Die Winderosion hängt von bestimmten Faktoren wie der Größe der einzelnen Bodenkörner ab. Daher helfen solche Informationen, die aus der Mission Curiosity gewonnen wurden, bei der Bestimmung der Marsmerkmale wie der Windgeschwindigkeit. Sedimente auf der Erde benötigen etwas Feuchtigkeit, um sich im Gestein zementieren zu können. Es wird interessant sein zu wissen, wie die Gesteinsschichten des Mount Sharp zusammengehalten werden und wie Wasser beteiligt sein könnte, sagte Lewis.
"Wenn der von uns beschriebene Mechanismus korrekt ist, würde er uns viel über den Mars und seine Funktionsweise erzählen, da Mount Sharp nur eine von vielen rätselhaften Sedimenthügeln ist, die auf dem Mars beobachtet werden", sagte Lewis.
Das Papier „Wachstum und Form des Hügels im Gale Crater, Mars: Steigender Wind verstärkt Erosion und Transport“ wurde in der Mai-Ausgabe 2013 der Zeitschrift Geology veröffentlicht. Die Arbeit wurde durch Stipendien der NASA, Caltech und des Harry-Hess-Stipendiums des Princeton Department of Geosciences unterstützt.
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