Mars ist eine Wüstenwelt mit Sanddünen, die denen auf der Erde ähneln. Laut einer neuen Studie der Universität von Arizona können sich die Prozesse, die sie erzeugen, jedoch erheblich von denen auf unserem Planeten unterscheiden.
Lineare Sanddünen im Proctor Crater vom Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) am 10. Juni 2007. Bild über NASA / JPL / University of Arizona.
Wie die Erde hat der Mars Sanddünen, viele von ihnen, aber Wissenschaftler lernen jetzt, dass die Prozesse, die an ihrer Entstehung und Bewegung beteiligt sind, sich erheblich von dem unterscheiden können, was auf unserem eigenen Planeten geschieht. Ein Team von Planetenforschern der University of Arizona (UA) hat die bislang detaillierteste Untersuchung durchgeführt, wie sich Sand auf dem Mars bewegt und wie sich diese Bewegung von der Sandbewegung in Wüsten auf der Erde unterscheidet.
Die neuen Forschungsergebnisse wurden von Matthew Chojnacki am Lunar and Planetary Laboratory (LPL) der UA geleitet und in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift veröffentlicht Geologie am 11. März 2019.
Das Team hat diese Prozesse gefunden nicht Die Sandbewegungen auf der Erde sind maßgeblich daran beteiligt, wie Sand auf dem Mars transportiert wird, insbesondere an großräumigen Landschaftsmerkmalen und Unterschieden in der Oberflächentemperatur der Landform. Wie Chojnacki erklärte:
Da es große Sanddünen in verschiedenen Regionen des Mars gibt, sind dies gute Orte, um nach Veränderungen zu suchen. Wenn sich kein Sand bewegt, bedeutet dies, dass die Oberfläche nur dort sitzt und von ultravioletter und Gammastrahlung bombardiert wird Zerstöre komplexe Moleküle und alle alten Mars-Biosignaturen.
Ein weiterer atemberaubender Satz von sanften Sanddünen, groß und klein, in Proctor Crater auf dem Mars, gesehen von MRO am 9. Februar 2009. Bild über NASA / JPL / University of Arizona.
Es mag überraschen, dass der Mars sogar Sanddünen hat, da seine Atmosphäre so dünn ist - etwa 0,6 Prozent des Luftdrucks der Erde auf Meereshöhe -, aber es ist so, und sie können von wenigen Fuß Höhe bis zu Hunderten Fuß Höhe reichen. Sie wurden von Raumfahrzeugen im Orbit und von Rovern aus der Nähe des Bodens gesehen. Die Sanddünen auf dem Mars bewegen sich jedoch viel langsamer, etwa zwei Fuß pro Erdjahr (etwa ein Marsjahr), während Sanddünen auf der Erde bis zu 100 Fuß pro Jahr wandern können. Nach Chojnacki:
Auf dem Mars gibt es einfach nicht genug Windenergie, um eine erhebliche Menge an Material auf der Oberfläche zu bewegen. Auf dem Mars kann es zwei Jahre dauern, bis Sie dieselbe Bewegung sehen, die Sie normalerweise in einer Jahreszeit auf der Erde sehen.
Die Forscher wollten noch andere Fragen beantworten, beispielsweise, ob die Mars-Sanddünen heute noch aktiv sind oder nur Relikte von vor Millionen oder Milliarden von Jahren, als die Atmosphäre noch dichter war. Wie Chojnacki sagte:
Wir wollten wissen: Ist die Bewegung des Sandes auf dem ganzen Planeten gleichmäßig oder ist sie in einigen Regionen stärker als in anderen? Wir haben die Geschwindigkeit und das Volumen gemessen, mit denen sich die Dünen auf dem Mars bewegen.
Sanddünen im Victoria Crater, in der Nähe des Landeplatzes des Opportunity Rovers, wie er am 3. Oktober 2006 von MRO gesehen wurde. Bild über NASA / JPL / University of Arizona.
Barchan-Sanddünen in der Hellespontus-Region, gesehen von MRO am 16. März 2008. Bild über NASA / JPL / University of Arizona.
Gefleckte Sanddünen in der Nähe des Nordpols des Mars, gesehen von MRO am 13. April 2008. Die Stellen, an denen sich Kohlendioxid-Eis von den Dünen sublimiert hat. Bild über die NASA / JPL / University of Arizona.
Bereifte Sanddünen nahe dem Marsnordpol, gesehen von MRO am 19. Februar 2008. Bild über NASA / JPL / University of Arizona.
Um die Ursachen der Sandbewegung auf dem Mars herauszufinden, verwendeten die Forscher hochauflösende Bilder, die mit der HiRISE-Kamera (High Resolution Imaging Science Experiment) auf dem Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) der NASA aufgenommen wurden. MRO umkreist den Mars seit 2006 und macht Tausende von Detailaufnahmen der Oberfläche auf dem ganzen Planeten. Für diese spezielle Arbeit kartierten die Forscher Sandvolumina, Dünenwanderungsraten und -höhen für 54 Dünenfelder, die 495 einzelne Dünen umfassten. Chojnacki sagte:
Diese Arbeit wäre ohne HiRISE nicht möglich gewesen. Die Daten stammten nicht nur aus den Bildern, sondern wurden von unserem Photogrammetrielabor abgeleitet, das ich gemeinsam mit Sarah Sutton verwalte. Wir haben eine kleine Armee von Studenten, die Teilzeit arbeiten und diese digitalen Geländemodelle bauen, die eine feinskalierte Topographie liefern.
Was die Forscher fanden, war überraschend. Während es einige alte, inaktive Sanddünen gibt, sind heute noch viele aktiv. Sie füllen und fegen sich über Krater, Schluchten, Risse, Vulkanreste, Polarbecken und Ebenen, die Krater umgeben. Die Marsatmosphäre mag dünn sein, aber es ist immer noch gut, Sandkörner durch eine Vielzahl von Landschaften zu transportieren.
Es gibt drei Regionen mit der größten Aktivität: Syrtis Major Planum, ein dunkler Bereich, der größer ist als Arizona; Hellespontus Montes, eine Bergkette, die etwa zwei Drittel der Länge der Kaskaden beträgt; und Olympia Undae (Nordpolarer Erg), ein Sandmeer, das die Nordpolarkappe umgibt. Was diese Gebiete so einzigartig macht, ist, dass sie Bedingungen ausgesetzt sind, von denen nicht bekannt ist, dass sie die terrestrischen Sanddünen beeinflussen: starke Übergänge in der Topographie und bei den Oberflächentemperaturen. Nach Chojnacki:
Das sind keine Faktoren, die Sie in der Erdgeologie finden würden. Auf der Erde wirken andere Faktoren als auf dem Mars. Beispielsweise verzögern oberflächennahes Grundwasser oder im Gebiet wachsende Pflanzen die Sandbewegung der Dünen.
Großaufnahme einer Sanddüne namens Namib Dune, Teil der Bagnold Dunes nahe Mount Sharp im Gale Crater, gesehen vom Curiosity Rover am 18. Dezember 2015. Namib ist ungefähr 5 Meter hoch. Bild über NASA / JPL-Caltech / MSSS.
Eine andere Ansicht von der Neugier eines Teils der Bagnold-Dünen nahe Mount Sharp in Gale Crater. Bild über NASA / JPL-Caltech / MSSS.
Die Forscher fanden auch heraus, dass kleine mit hellem Staub gefüllte Becken eine höhere Sandbewegungsrate aufwiesen, wie Chojnacki feststellte:
Ein helles Becken reflektiert das Sonnenlicht und erwärmt die Luft viel schneller als die Umgebung, in der der Boden dunkel ist, sodass die Luft das Becken hinauf zum Beckenrand bewegt und den Wind und damit den Sand antreibt.
Der Curiosity Rover der NASA hat ein Dünenfeld im Gale Crater aus nächster Nähe untersucht, die Bagnold Dunes. Auf dem Mars Odyssey-Orbiter wurde kürzlich ein ungewöhnliches, sechseckiges Dünenfeld entdeckt, das von den marsianischen Winden erzeugt wurde.
Mars wird aus gutem Grund oft als Wüstenwelt bezeichnet. Sanddünen fließen über die Oberfläche, genau wie sie es in Wüsten auf der Erde tun, wie in der Sahara. An einigen Orten könnte man schwören, dass man sich im amerikanischen Südwesten befindet und die Szenerie unheimlich ähnlich aussieht. Der Mars ist jedoch keine Erde, und verschiedene geologische und andere Umweltfaktoren spielen eine Schlüsselrolle für das Verhalten und die Unterschiede der Sanddünen auf beiden Welten.
Fazit: Diese neue Studie zeigt, wie Sanddünen auf dem Mars - obwohl sie ihren irdischen Gegenstücken optisch und ästhetisch ähnlich sind - sich erheblich darin unterscheiden können, wie sie gebildet werden und wie sie über die Oberfläche dieser kalten Wüstenwelt wandern.