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Die spiralförmigen Täler der polaren Eiskappen des Mars wurden als die rätselhaftesten Landformen im Sonnensystem bezeichnet. Die tiefen Canyons, die sich vom Nord- und Südpol des Roten Planeten aus drehen, erstrecken sich über Hunderte von Kilometern. Kein anderer Planet hat solche Strukturen.
Ein neues Modell der Trogbildung legt nahe, dass Erwärmung und Abkühlung allein ausreichen, um die ungewöhnlichen Muster zu bilden. Frühere Erklärungen hatten sich auf abwechselnde Schmelz- und Gefrierzyklen konzentriert, erforderten jedoch auch Wind oder wechselnde Eiskappen.
"Ich habe bestimmte Parameter angewendet, die für den Mars angemessen waren, und daraus entstanden Spiralen, die nicht nur Spiralen waren, sondern Spiralen, die genau die Form hatten, die wir auf dem Mars sehen." sagte Jon Pelletier, ein Assistenzprofessor für Geowissenschaften an der Universität von Arizona in Tucson. "Sie hatten den richtigen Abstand, sie hatten die richtige Krümmung, sie hatten die richtige Beziehung zueinander."
Sein Bericht „Wie bilden sich auf dem Mars Spiraltäler?“ Wird in der April-Ausgabe der Zeitschrift Geology veröffentlicht. Eine seiner Computersimulationen der Tröge ziert das Cover.
Wie sich die eisigen Schluchten in einer Spirale bildeten, hat Wissenschaftler verwirrt, seit das Muster 1976 erstmals von der Wikinger-Raumsonde entdeckt wurde.
Pelletier, ein Geomorphologe, der Landformen auf der Erde wie Sanddünen und Flusskanäle untersucht, mag natürliche Muster, die regelmäßig verteilt sind.
Spiralen waren genau das Richtige, und als er ein Buch über mathematische Muster in der Biologie las, war er von der Spiralform der Schleimpilze beeindruckt. Er fragte sich, ob die mathematische Gleichung, die das Wachstum des Schleimpilzes beschrieb, auch auf geologische Prozesse angewendet werden konnte.
"Es gibt ein Rezept, um Spiralen zu formen", sagte er. Also probierte er es aus und verwendete Informationen, die die Situation auf dem Mars beschrieben.
Die Temperaturen auf dem Mars liegen fast das ganze Jahr über unter dem Gefrierpunkt. Während sehr kurzer Zeiträume im Sommer werden die Temperaturen auf den polaren Eiskappen gerade hoch genug, um das Eis ein wenig schmelzen zu lassen, sagte Pelletier.
Er schlägt vor, dass während dieser Zeit Risse oder Kerben in der Eisoberfläche, die eine steile Seite zur Sonne zeigen, etwas schmelzen und den Riss vertiefen und verbreitern könnten. Die Wärme der Sonne diffundiert auch durch das Eis.
So wie Eiswürfel in einem Gefrierschrank auf dem Mars verdampfen, verdampft das schmelzende Eis und wird nicht zu flüssigem Wasser.
Der Wasserdampf kondensiert und gefriert wieder, wenn er auf die kalte, schattige Seite des kleinen Canyons trifft. Der Canyon dehnt sich aus und vertieft sich, weil eine Seite gelegentlich erwärmt wird, während die andere Seite immer kalt bleibt.
„Die Umgebungstemperaturen auf dem Mars sind genau richtig, um diese Form zu erstellen. Und das gilt nirgendwo anders im Sonnensystem “, sagte er. "Die Spiralen entstehen, weil das Schmelzen an einem bestimmten Ort konzentriert ist."
Pelletier sagte, das unterschiedliche Schmelzen und Wiedergefrieren sei der Schlüssel zur Bildung der Spiralwannen des Mars.
Also fügte er mathematische Beschreibungen der Heiz- und Kühlzyklen in die spiralerzeugende Gleichung ein und führte Computersimulationen durch, um vorherzusagen, was über Tausende solcher Zyklen passieren würde. Er hat weder Wind noch Bewegung der polaren Eiskappen in sein Modell aufgenommen.
Der Computer erstellte Muster, die mit denen auf dem Mars übereinstimmen, bis hin zu den Unvollkommenheiten in den Spiralen.
"Das Modell, das ich habe, sagt den Abstand zwischen diesen Dingen voraus, wie sie gekrümmt sind und wie sie sich im Laufe der Zeit entwickeln, um ein Spiralmerkmal zu erzeugen", sagte er.
„In vielen Planetenwissenschaften geht es darum, fundierte Vermutungen über die Bilder anzustellen, die wir sehen. Wir können nicht dorthin gehen, wir können keine Feldversuche durchführen “, sagte er. "Die Entwicklung numerischer Modelle liefert starke Vorschläge, was für die Erstellung der Form, die wir sehen, wesentlich ist", und ermöglicht es Wissenschaftlern, ihre Annahmen zu testen, sagte er.
Originalquelle: UA-Pressemitteilung
