Die Form der zwei Meilen hohen texanischen Eiskappe am Nordpol des Mars hat Wissenschaftler seit vierzig Jahren verwirrt, aber neue Ergebnisse, die am 27. Mai in zwei Artikeln in der Zeitschrift Nature veröffentlicht werden sollen, haben die Kontroverse ausgelöst sich ausruhen.
Die Polkappen des Mars sind seit den ersten Teleskopaufnahmen des Planeten bekannt, aber frühe Bilder von Raumfahrzeugen zeigten, dass die Nordpolkappe durch rätselhafte Täler, die sich aus ihrem Zentrum herauswinden, sowie durch einen Abgrund, der größer als der Grand Canyon ist, bewertet wird. Der Ursprung dieser Merkmale wurde diskutiert, seit sie 1972 entdeckt wurden.
Eine Hypothese zur Erklärung des riesigen Canyons namens Chasma Boreale ist, dass vulkanische Hitze das Eis schmolz und eine katastrophale Flut verursachte, die den Abgrund bildete. Andere Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass Wind, der von der Oberseite der Kappe bergab fegt, Chasma Boreale aus dem Eis geschnitzt hat.
Auch für die Spiralwannen wurden mehrere Erklärungen vorgeschlagen. Man erklärt die Tröge als Brüche, die durch den Eisfluss vom Pol verursacht werden. Ein anderer verwendet ein Modell, um darauf hinzuweisen, dass die Tröge das natürliche Ergebnis der Sonnenerwärmung und der seitlichen Wärmeleitung im Eis sind.
Die beiden neuen Arbeiten unter der Leitung von Jack Holt und Isaac Smith von der University of Texas am Austin Institute for Geophysics verwendeten Daten des Shallow Subsurface Radar (SHARAD) des Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), um die innere Struktur der Eiskappe zu untersuchen und entdecken Sie den Ursprung der Tröge und des Abgrunds.
"SHARAD sendet 700-mal pro Sekunde Funkwellenimpulse aus der Umlaufbahn", erklärte Holt. „Ein Teil der Energie wird von der Oberfläche und dann von den Grenzflächen unter der Oberfläche reflektiert, wenn das dazwischenliegende Material das Eindringen der Funkwellen ermöglicht. Radar mit dieser Wellenlänge (ca. 20 Meter) dringt sehr gut in das Eis ein und wurde von Flugzeugen auf der Erde verwendet, um große Teile der Eisdecke der Erde abzubilden. “
„Wenn man alle Reflexionen zusammenfügt, kann man sich ein Bild davon machen, was unter dem liegt
Oberfläche “, fügte Smith hinzu.
Holt erklärte, dass die Fähigkeit, nicht nur die Oberflächenmerkmale, sondern auch die innere Struktur der Eiskappe abzubilden, „die Tür öffnet, um besser zu verstehen, was wir auf der Oberfläche sehen, indem wir rechtzeitig einen kritischen Kontext bereitstellen.“
Durch Kartierung der dreidimensionalen Struktur der nordpolaren Eiskappe haben Smith und Holt festgestellt, dass sowohl die Tröge als auch Chasma Boreale von katabatischen Winden gebildet wurden, die von der Oberseite der Eiskappe herabblasen.
"Wir sagen nicht, dass sie vom Wind geschnitzt wurden, sondern dass der Wind eine starke Rolle bei ihrer Entstehung und Entwicklung spielte." Sagte Holt. "Chasma Boreale ist ein altes Merkmal, das fortbestanden hat, weil sich dort kein neues Eis angesammelt hat, wahrscheinlich aufgrund anhaltender Winde, die vom höchsten Punkt der Eiskappe kommen."
Holt entdeckte auch Beweise für eine andere alte Schlucht, die im Laufe der Zeit vollständig ausgefüllt wurde. "Es gibt keine Beweise an der Oberfläche, die darauf hinweisen, dass es zuvor dort war", sagte Holt. "Wir können es jedoch in den Radardaten abbilden."
Die Spiralwannen werden ebenfalls vom Wind gesteuert. „Die Radarschichten, die wir sehen, weisen auf einen Windtransport hin, da sie sich in Dicke und Höhe [über die Tröge hinweg] unterscheiden“, erklärte Smith, Hauptautor des Trogpapiers. "Der Wind bewegt sich über den Trog anstatt durch ihn hindurch [und] bewegt Eis von der Aufwindseite (wodurch die Schicht dünner wird) zur Abwindseite (was der vorhandenen Schicht mehr hinzufügt)."
Dies führt dazu, dass die Spiraltäler im Laufe der Zeit gegen den Wind wandern, ein Phänomen, das erstmals 1982 von Alan Howard, einem Forscher an der Universität von Virginia, vorgeschlagen wurde. „Viele Leute schlugen andere Hypothesen vor, die darauf hindeuten, dass er falsch lag“, sagte Smith. „Aber wenn man sich einen hypothetischen Querschnitt aus seiner Arbeit ansieht, sieht es fast genauso aus wie in den Radardaten. Wir waren erstaunt, wie genau Alan Howard vorausgesagt hatte, was wir tun würden
sehen."
Die Tröge sind aufgrund der Rotation des Planeten spiralförmig. Wenn die katabatischen Winde von der Mitte der Kappe in niedrigere Breiten wehen, werden sie durch dieselbe „Coriolis-Kraft“ verdreht, die Hurrikane auf der Erde spiralförmig macht.
Die Schichten, die Holt und Smith mithilfe von Radardaten kartiert haben, deuten auch darauf hin, dass Eisflüsse auf dem Mars viel seltener sind als auf der Erde. Das Fehlen von Strömungen bedeutet, dass das polare Eis auf dem Mars komplexere Schichten als erwartet bewahrt. "Diese Komplexität bietet sehr spezifische Einschränkungen für die Klimaprozesse, die für [die Schichten] verantwortlich sind", sagte Holt. "Wir werden schließlich in der Lage sein, Winde und Akkumulationsmuster über die Polkappe und im Laufe der Zeit zu rekonstruieren."
Holt plant, die aus den SHARAD-Daten abgeleiteten alten Polarlandschaften zusammen mit Simulationen des Marsklimas zu verwenden, um die Bildung der Polkappe zu modellieren. "Wenn wir die Hauptmerkmale wie Chasma Boreale [in den Modellen] nachbauen können, haben wir in dieser Zeit viel über das Klima auf dem Mars gelernt."
Smith und Holt planen auch, die Auswirkung der Neigung des Mars auf die Bildung der Eiskappe zu untersuchen. „Da sich die Umlaufbahn und Neigung des Mars in Bezug auf die Sonne so stark ändert, wäre es schön zu sehen, wie sich dies auf die Ablagerung von Eis auf der Kappe ausgewirkt hat. Dies erfordert viel mehr Mapping, und wir haben diesen Prozess bereits begonnen “, sagte Smith.
"Auf dem Mars gibt es noch viel zu erforschen", sagte Smith. "Der Planet hat viele Geheimnisse, von denen wir einige noch nicht einmal gefunden haben."
