A két mérföld magas, Texas méretű jégsapka alakja a Mars északi sarkán negyven éve zavarja a tudósokat, ám a Nature május 27-i folyóiratban közzétett új eredmények a vita pihenés.
A Mars pólussapkái már a bolygó első teleszkópos képei óta ismertek voltak, ám a korai űrhajók képei azt mutatták, hogy az északi sarki sapkát a középpontjából spirálisan ábrázoló rejtélyes vályúk, valamint a Grand Canyonnál nagyobb hasadék látja el. Ezeknek a tulajdonságoknak az eredetét vitatják, mióta először fedezték fel 1972-ben.
A Chasma Boreale nevű óriás kanyon magyarázatának egyik hipotézise az, hogy a vulkáni hő megolvasztotta a jégt, és katasztrofális árvíz okozta a szakadékot. Más tudósok azt sugallták, hogy a szél elsöpörése a kupak tetejéről lefelé faragja a Chasma Boreale-t a jégből.
Számos magyarázatot javasoltak a spirállemezekre is. Az egyik a vályúkat olyan törésekkel magyarázza, amelyeket a pólusból származó jégáramlás okozott. Egy másik modell egy modellel azt sugallja, hogy a vályúk a napsugárzás és a jég oldalsó hővezetésének természetes eredményei.
A két új cikk, amelyet Jack Holt és Isaac Smith vezetett az Austini Geofizikai Intézetben a Texasi Egyetemen, a sekély felszín alatti radar (SHARAD) adatait felhasználta a Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) felületén a jégsapka belső szerkezetének tanulmányozására. és fedezze fel a vályúk és a szakadék eredetét.
„A SHARAD rádióhullám impulzusokat bocsát ki a pályáról, másodpercenként 700-szor” - magyarázta Holt. Néhány energia visszatükröződik a felszínről, majd a felszín alatti felületekről, ha a beavatkozó anyag lehetővé teszi a rádióhullámok behatolását. Ezen a hullámhosszon (kb. 20 méter) a radarok nagyon jól áthatolnak a jégbe, és a Föld repülőgépeiből használják a Föld jéglapjainak nagy részének térképére. "
„Az összes reflexió összeillesztésével képet kaphatunk arról, ami a látvány alatt fekszik
- tette hozzá Smith.
Holt kifejtette, hogy az a képesség, hogy nemcsak a felületi jellemzőket, hanem a jégsapka belső szerkezetét is feltérképezzék, „megnyitja az ajtót, hogy jobban megértsük, mit látunk a felületen azáltal, hogy időben megadjuk a kritikus kontextust”.
Az északi sarkú jégsapka háromdimenziós szerkezetének feltérképezésével Smith és Holt megállapították, hogy mind a vályút, mind a Chasma Boreale-t katabatikus szelek képezték, amelyek a jégsapka tetejéből fújnak le.
"Nem azt mondjuk, hogy a szél faragta őket, inkább az, hogy a szél erős szerepet játszott a kialakulásukban és fejlődésükben." - mondta Holt. "A Chasma Boreale egy régi jellegzetesség, amely továbbra is fennállt, mert új jég nem halmozott fel ott, valószínűleg az állandó szél miatt, amely a jégsapka legmagasabb pontjáról jött."
Holt bizonyítékokat fedezett fel egy másik régi kanyonhoz is, amely idővel teljesen kitöltődött. "Nincs semmilyen bizonyíték a felszínen, amely jelzi, hogy ott volt korábban" - mondta Holt. "A radar adatokban azonban leképezhetjük."
A spirális vályúkat szintén a szél szabályozza. „Az általunk látott radarrétegek bizonyítékot mutatnak a szélszállításra, mert vastagságuk és magasságuk [a vályúkon át] eltérőek” - magyarázta Smith, a vályúcikk vezető szerzője. "A szél nem a rajta keresztül halad át a vályún, és a jégfelvételt a szél felől (ezáltal a rétegek elvékonyodását) a lefelé vezető oldal felé mozgatja (még többet adva a meglévő réteghez)."
Ez azt eredményezi, hogy a spirális vályúk idővel felfelé vándorolnak; ezt a jelenséget először Alan Howard, a Virginia Egyetemi Kutató kutatója javasolta 1982-ben. „De ha egy hipotetikus keresztmetszetre nézi az ő papírját, akkor szinte pontosan úgy néz ki, mint amit a radar adatokban látunk. Csodálkoztak, hogy Alan Howard milyen pontosan jósolta meg, mit fogunk tenni
lát."
A vályúk spirál alakúak a bolygó forgása miatt. Ahogy a katabatikus szelek a kupak közepétől az alsó szélességre fújnak, azokat ugyanaz a „coriolis erő” csavarja be, amely a hurrikánok spirálját idézi elő a Földön.
A rétegek, amelyeket Holt és Smith radar adatok felhasználásával térképeztek fel, azt is sugallják, hogy a jégáramlások sokkal ritkábbak a Marson, mint a Földön. Az áramlások hiánya azt jelenti, hogy a Marson lévő sarki jég a vártnál összetettebb rétegeket őriz meg. "Ez a bonyolultság nagyon specifikus korlátokat jelent a [rétegek ]ért felelős éghajlati folyamatok szempontjából" - mondta Holt. "Végül képesek leszünk rekonstruálni a szeleket és a felhalmozódási mintákat a sarki sapkán és az időn át."
Holt a SHARAD-adatokból következtetett ősi sarki tájak, valamint a marsi klíma szimulációinak felhasználásával tervezi a sarki sapka kialakulásának modellezését. "Ha vissza tudjuk állítani a főbb jellemzőket, mint például a Chasma Boreale [a modellekben], akkor sokat tudhatunk meg a Mars éghajlatáról ebben az időszakban."
Smith és Holt azt is tervezi, hogy megvizsgálja a Mars dőlésének a jégsapka kialakulására gyakorolt hatását. „Mivel a Mars pályája és dőlése annyira megváltozik a nap viszonylatában, jó lenne látni, hogy ez hogyan befolyásolta a jég lerakódását a sapkán. Ez sokkal több feltérképezést igényel, és ezt a folyamatot már megkezdtük ”- mondta Smith.
"A Marson még mindig sok kutatás szükséges" - mondta Smith. "A bolygónak sok rejtélye van, amelyek közül néhányat még nem is találtunk."
