Dunkle Streifen auf dem Mars können durch Salze und schmelzendes Eis verursacht werden
Eine Probe einer analogen Marskruste (Nachahmung des Marsbodens), die Sulfatsalze (blau und rosa) enthält. Die neue Studie legt nahe, dass solche Salze und schmelzendes Eis direkt unter der Marsoberfläche die rätselhaften dunklen Streifen an sonnenzugewandten Hängen verursachen könnten. Bild über Janice Bishop/SETI-Institut.
Seit Jahren versuchen Wissenschaftler herauszufinden, was seltsame dunkle Streifen an den Hängen des Mars verursacht, genanntwiederkehrende Steigung einer Linie. Sie sind meist an sonnenzugewandten Hängen zu finden und wiederholen sich immer wieder an denselben Stellen, daher das Wort „wiederkehrend“ im Namen. Verschiedene Studien haben alles vorgeschlagen, von kurzen Strömen vonSalzwasser oder Grundwasserzu trockenen Erdrutschen. Eine neue Theorie kombiniert Elemente von beiden. Das faszinierende Peer-ReviewErgebnissewurden veröffentlicht inWissenschaftliche Fortschritteam 3. Februar 2021.
ZUneue Theorievon einem Forscherteam des NASA Astrobiology Institute des SETI-Instituts legt nahe, dass der Mechanismus der Streifen darin besteht, dass kleinräumiges Eis in einer lockeren Decke aus Staub, gebrochenem Gestein und anderen Materialien in der Nähe der Marsoberfläche schmilzt. Diese Aktivität verursacht kleine Veränderungen an der Oberfläche, die dann durch Wind- und Staubstürme wachsen und sich ausdehnen. Forscher sagen, dass die dünnen Schichten des schmelzenden Eises durch Wechselwirkungen von Wassereis, Chlorsalzen und Sulfaten unter der Oberfläche verursacht werden. Dadurch entsteht ein Matsch, der dann Erdfälle, Bodeneinbrüche, Auftrieb und Oberflächenströmungen verursacht. Wie das Team es beschreibt:
Unsere Ergebnisse zeigen, dass Wechselwirkungen von Sulfaten und Chlorsalzen in feinkörnigen Böden auf dem Mars Wasser aufnehmen, ausdehnen,zerfließen, UrsacheSenkung, bilden Krusten, stören Oberflächen und erzeugen schließlich Erdrutsche nach Staubbelastung auf diesen instabilen Oberflächen.
Diagramm von Mineral- und Bodenkörnern bei -50 bis -40 Grad Celsius (-58 bis -40 Grad Fahrenheit). Einige winzige Eiskristalle (blaue Schneeflocken) und einige flüssige Wassermoleküle (blaue Ovale) befinden sich entlang der Oberfläche anderer Partikel (orange und braune Formen). Bild über Janice Bishop/SETI-Institut.
Dies ist nicht die erste Studie, die Chlorsalze als möglichen Beitragenden vorschlägt, aber es ist die erste, die Beobachtungen mit einem oberflächennahen Aktivitätsmodell basierend auf Feldbeobachtungen und Laborexperimenten umfasst.
Hilfreiche Parallelen auf der Erde sind die ähnlichen Formationen, die in derMcMurdo Trockentälerin der Antarktis, in der Nähe desTotes Meerin Israel und imSalar de Pajonalesin demAtacama-Wüste. An diesen Orten interagieren Salze mit Wasser oder Gips unter der Erde und verursachen Störungen an der Oberfläche, einschließlich Einbrüchen und Erdrutschen. Als TeammitgliedNancy Hinmanan der University of Montana bemerkte:
Während meiner Feldforschung im Salar de Pajonales, einem trockenen Salzbett in Nordchile, habe ich zahlreiche Beispiele für die Wirkung von Salzen auf die lokale Geologie beobachtet. Es ist erfreulich, dass es auch eine Rolle bei der Gestaltung des Mars spielen könnte.
Wie haben die Wissenschaftler ihre neue Theorie getestet?
Die Dark Streaks oder Recurring Slope Lineae im Palikir-Krater auf dem Mars wurden vom Mars Reconnaissance Orbiter der NASA bei sechs verschiedenen Gelegenheiten beobachtet. Bild über NASA/ JPL/ University of Arizona/SETI-Institut.
Die Forscher verwendeten marsanaloge Materialproben, die Chlorsalze und Sulfate enthielten, und setzten sie kalten Temperaturen ähnlich denen auf dem Mars aus. Bei -50 Grad Celsius (-58 Grad Fahrenheit) stellten die Forscher fest, dass sich matschiges Eis bildete. Als die Temperaturen etwas wärmer waren, von -40 bis -20 C (-40 bis -4 F), begann das Eis allmählich zu schmelzen. TeammitgliedMerve Yesilbasder Universität Umeå erklärte:
Die Untersuchung des Niedertemperaturverhaltens von marsanalogem Permafrost im Labor mit Infrarotspektroskopie ergab, dass sich entlang der Kornoberflächen dünne Schichten von flüssigkeitsähnlichem Wasser bildeten, während die salzigen Böden unter marsähnlichen Temperaturen unter Null auftauten.
In diesem Szenario ist Wasser, wenn überhaupt, in winzigen Mengen in dünnen Filmen vorhanden, sogar weniger als die zuvor postulierten salzigen Solen. Wassermoleküle würden zwischen den Sulfaten und Chloriden übertragen. Bischof sagte:
Ich war begeistert, so schnelle Reaktionen von Wasser mit Sulfat- und Chlorsalzen in unseren Laborexperimenten und den daraus resultierenden Kollaps und die Aufhebung des marsanalogen Bodens in kleinem Maßstab zu beobachten, der geologische Kollaps- und Aufhebungsmerkmale in . repliziertKarstSysteme, Salzlagerstätten und Gebäude kollabieren im großen Stil.
Dolinen im Wadi Ze'elim in der Nähe des Toten Meeres in Israel. Die Prozesse, die sie erzeugen, können denen ähnlich sein, die die dunklen Streifen auf dem Mars erzeugen. Bild via Yoseph Yechieli/ Gideon Baer/ Geological Survey of Israel/SETI-Institut.
Die Trockentäler der Antarktis sind ein hervorragendes Beispiel für die Marsbedingungen auf der Erde. Die Oberfläche wird durch trockene Winde verändert, aber unter der Erde gibt es Permafrost. Ein weiterer Mitarbeiter,Zachary Burtonvon der Stanford University, sagte:
Sedimente in den Dry Valleys bieten eine hervorragende Testumgebung für Prozesse, die auf dem Mars auftreten können. Das Vorhandensein erhöhter Konzentrationen von Sulfaten und Chloriden einige Zentimeter unter der rauen Oberflächenlandschaft inWright-Talstellt die faszinierende Möglichkeit dar, dass diese wasserbezogenen mineralogischen Assoziationen und begleitenden Prozesse auch auf dem Mars existieren könnten.
Es scheint vernünftig, dass ähnliche chemische Reaktionen unter der Marsoberfläche ablaufen könnten, denn wir wissen, dass der Untergrund vielerorts reich an Wassereis ist. In der Nähe des Äquators, wo sich die meisten dunklen Streifen befinden, würden die Temperaturen periodisch warm genug sein, damit sich die mikroskaligen Wassersolen bilden können. Dies kann auch helfen, einige der anderen zu erklärenRinnenauf dem Mars, die Rinnen ähneln, die von fließendem Wasser auf der Erde gebildet werden. Laut TeammitgliedVirginia Gulickdes SETI-Instituts:
Entlang der nördlichen (polwärts gerichteten) und nordöstlichen Hänge vonKrupac-Kraterund Recurring Slope Lineae weiter unten an der Kraterwand in dieser Region könnten nach unserem Modell mit Oberflächenmerkmalen in Verbindung gebracht werden, die durch oberflächennahe Soleaktivität erzeugt wurden.
Janice Bishop vom SETI Institute, die die neue Studie über die Bildung von Recurring Slope Lineae auf dem Mars leitete. Bild überSETI-Institut.
Wenn dieses Modell richtig ist, kann Wasser immer noch an der Bildung der dunklen Streifen beteiligt sein, nur viel weniger als bisher theoretisiert. Es könnte jedoch immer noch Auswirkungen auf die Astrobiologie und mögliches mikroskopisches Leben auf dem Mars haben, sei es in der Vergangenheit oder jetzt. Es gibt auch Beweise fürunterirdische Seenauf dem Mars, der heute noch existiert, unter Gletschern, wo Salze helfen könnten, flüssig zu bleiben. Ähnliche Seen finden sich unter Polareis und Gletschern auf der Erde. Auch auf dem Mars gibt es reichlich Eis, nicht nur an den Polkappen. Der Phoenix-Lander sogargrub etwas mit seiner Schaufel ausaus nur wenigen Zentimetern unter der Oberfläche im Jahr 2008.
Janice Bishopam SETI-Institut sagte:
Ich bin begeistert von der Aussicht auf mikroskaliges flüssiges Wasser auf dem Mars in oberflächennahen Umgebungen, in denen Eis und Salze mit dem Boden vermischt sind. Dies könnte unsere heutige Sicht auf aktive Chemie direkt unter der Oberfläche des Mars revolutionieren.
Fazit: Seltsame dunkle Streifen an sonnenzugewandten Hängen des Mars, über die seit Jahren diskutiert wird, könnten kleine Erdrutsche sein, die durch eine Kombination von Salzen und schmelzendem Eis direkt unter der Oberfläche verursacht werden, sagt eine neue Studie.
Quelle: Kryosaltexpansion und -kollaps unter der Oberfläche des Mars als Auslöser für Erdrutsche
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