Przez lata naukowcy rozumieli, że w regionach polarnych Marsa zamrożony dwutlenek węgla (inaczej suchy lód) pokrywa dużą część powierzchni w okresie zimowym. Wiosną lód ten sublimuje miejscami, powodując pękanie lodu i wyrzucanie strumieni CO2. Prowadzi to do powstawania ciemnych fanów i funkcji znanych jako „pająki”, które są unikalne dla południowego regionu polarnego Marsa.
Przez ostatnią dekadę naukowcy nie zauważyli, że cechy te zmieniają się z roku na rok, w którym powtarzające się odwilż doprowadziło do ich wzrostu. Jednak korzystając z danych z kamery HiRISE Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), zespół badawczy z University of Colorado, Boulder i Planetary Science Institute w Arizonie po raz pierwszy zauważył skumulowany wzrost pająka od jednej wiosny do drugiej.
Pająki są tak nazywane ze względu na swój wygląd, w którym wiele kanałów zbiegają się w centralnej jamie. Z drugiej strony, ciemni fani są łatami o niskiej albedo, które są ciemniejsze niż otaczająca lodowa pokrywa. Od pewnego czasu astronomowie obserwowali te cechy w południowym regionie polarnym Marsa, a wiele teorii zostało rozwiniętych o ich pochodzeniu.
W 2007 r. Hugh Kieffer z Space Science Institute w Boulder w Kolorado wysunął teorię, że ciemni wachlarze i pająki są ze sobą powiązane, a obie cechy były wynikiem wiosennych odwilży. Krótko mówiąc, podczas wiosennego sezonu Marsa - kiedy region polarny na południe jest wystawiony na działanie większej ilości światła słonecznego - promienie słoneczne przenikają przez pokrywy lodowe i ogrzewają ziemię pod nimi.
To powoduje, że pod lodem powstają przepływy gazu, które wytwarzają ciśnienie, ostatecznie powodując pękanie lodu i uruchamianie gejzerów. Gejzery te osadzają pył mineralny i piasek na powierzchni pod wiatr od erupcji, podczas gdy pęknięcia lodu rosną i stają się widoczne z orbity. Chociaż to wyjaśnienie zostało powszechnie przyjęte, naukowcy nie byli w stanie obserwować tego procesu w działaniu.
Korzystając z danych z eksperymentu High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE), zespół badawczy był w stanie wykryć małe rynny w południowym regionie, które utrzymywały się i rosły przez okres trzech lat. Oprócz bardzo przypominającego pajęczyny teren znajdował się w pobliżu ciemnych miejsc fanów. Na tej podstawie ustalili, że byli świadkami pająka, który właśnie się formował.
Jak dr Ganna Portyankina - badaczka z Laboratorium Fizyki Atmosfery i Kosmosu na Uniwersytecie Kolorado, Boulder, i główna autorka artykułu naukowego zespołu - wyjaśniła Space Magazine pocztą elektroniczną,
„Wcześniej obserwowaliśmy różne zmiany powierzchni spowodowane przez strumienie CO². Jednak wszystkie były albo sezonowymi zmianami w powierzchni albedo, jak ciemni fani, lub były krótkotrwałe i zniknęły w następnym roku, jak bruzdy. Tym razem koryta utrzymują się przez kilka lat i rozwijają się one w sposób dendrytyczny - dokładnie tak, jak oczekujemy rozwoju dużych pająków. ”
Bruzdy podobne do pajęczego terenu zostały w przeszłości zauważone na biegunie północnym Marsa, co zbiegło się z marsjańską wiosną. Przy takich okazjach naukowcy korzystający z danych z instrumentu HiRISE donieśli o małych bruzdach na wydmach, gdzie erupcje zdeponowały mrocznych fanów. Jednak, co jest typowe dla bruzd północnych, były to nietrwałe zdarzenia roczne, znikające, gdy letnie wiatry osadzały w nich piasek.
Natomiast koryta Dr Portyankina i jej zespół zaobserwowane w południowym regionie polarnym utrzymywały się przez okres trzech lat. W tym czasie funkcje te rozszerzyły i opracowały nowe „dopływy”, tworząc dendrytyczny wzór przypominający pająka marsjańskiego. Na tej podstawie doszli do wniosku, że zaobserwowane wcześniej bruzdy północne mają tę samą przyczynę - tj. Sublimację powodującą odgazowanie.
Doszli jednak do wniosku, że bruzdy północne nie rozwijają się z czasem z powodu dużej ruchliwości materiału wydmowego w północnym regionie polarnym. Wydaje się, że różnica sprowadza się do obecności erozyjnego materiału piaskowego na północy i południu, który tworzy (lub rozpoczyna) proces erozyjny, który prowadzi do powstawania rynien przypominających pająki - które obaj powodują gwiazdę procesu, ale mogą też wymaż to.
„Wiele lokalizacji w południowych regionach polarnych z sezonowymi ciemnymi wachlarzami nie wykazuje widocznych złóż piasku”, powiedziała dr Portyankina. „Ciemne wentylatory w tych lokalizacjach mogą być jedynie mieszanką regolitu i pyłu, a nawet po prostu same w sobie - tak jak jest naprawdę wszędzie na Marsie… Lokalizacje węża [T], które mają piasek, będą ulegać wyższej erozji tylko dlatego, że ma ziarnisty materiał w przepływie gazu. Zasadniczo jest to stare proste piaskowanie. Oznacza to, że w tych miejscach musi być łatwiej i szybciej rzeźbić pająki. ”
Innymi słowy, gdy piasek znajduje się pod pokrywą lodową, grunt pod nim może być bardziej skalisty (tj. Trudniejszy)> Tworzenie terenu pająka może wymagać, aby grunt pod lodem był wystarczająco miękki, aby można go było wykroić tracą, że będą uzupełniać kanały podczas jednego cyklu sezonowego. Krótko mówiąc, powstawanie pająkowatego terenu wydaje się zależeć od różnicy w składzie powierzchni między biegunami.
Ponadto na podstawie wieloletnich danych HiRISE, które zostały zgromadzone, dr Portyankina i jej zespół byli w stanie zmierzyć obecny wskaźnik erozji w południowym regionie polarnym Marsa. W końcu oszacowali, że mniejsze bruzdy przypominające pająki wymagałyby tysiąca lat marsjańskich (około 1900 ziemskich lat), aby stać się pełnowymiarowym pająkiem.
To badanie jest z pewnością znaczące, ponieważ zrozumienie, w jaki sposób zmiany sezonowe i współczesna erozja prowadzą do tworzenia nowych cech topograficznych, jest ważne, jeśli chodzi o zrozumienie procesów kształtujących regiony polarne Marsa. Gdy zbliżamy się coraz bardziej do dnia, w którym misje z załogą, a nawet osadnictwo stają się rzeczywistością, wiedza o tym, jak procesy te kształtują planetę, będzie miała zasadnicze znaczenie dla podjęcia działań na Marsie.
