Toen ik een paar jaar geleden naar NASA-beelden van Mars keek, Brown University-geoloog Peter Schultz merkte reeksen vreemde heldere strepen op die afkomstig waren van een paar grote inslagkraters op het oppervlak van de planeet. De strepen zijn vreemd omdat ze zich veel verder van de kraters uitstrekken dan normale ejecta-patronen, en ze zijn alleen zichtbaar in thermische infraroodbeelden die tijdens de Marsnacht zijn gemaakt.

Met behulp van geologische observatie, laboratoriumimpactexperimenten en computermodellering, Schultz en Brown, afgestudeerde student Stephanie Quintana, hebben een nieuwe verklaring gegeven voor hoe die strepen zijn ontstaan. Ze laten zien dat tornado-achtige windwervelingen - gegenereerd door kratervormende inslagen en wervelend met 500 mijl per uur of meer - het oppervlak schuurden en stof en kleine rotsen wegblazen om de blokkerige oppervlakken eronder bloot te leggen.

"Dit zou zijn als een F8-tornado die over het oppervlak raast, "Zei Schultz. "Dit zijn winden op Mars die je nooit meer zult zien tenzij er nog een inslag plaatsvindt."

Het onderzoek wordt online gepubliceerd in het tijdschrift Icarus .

Schultz zegt dat hij de strepen voor het eerst zag tijdens een van zijn 'tochten naar Mars'. In zijn downtime tussen projecten, hij haalt willekeurige afbeeldingen van NASA's orbitale ruimtevaartuig op om te zien of hij iets interessants kan zien. In dit geval, hij keek naar infraroodbeelden die tijdens de nacht van Mars werden genomen door het THEMIS-instrument, die aan boord van de Mars Odyssey-orbiter vliegt.

De infraroodbeelden leggen contrasten vast bij het vasthouden van warmte aan het oppervlak. Helderdere gebieden 's nachts duiden op oppervlakken die meer warmte van de vorige dag vasthouden dan omliggende oppervlakken, net zoals grasvelden 's nachts afkoelen terwijl gebouwen in de stad warmer blijven.

"Je kon deze dingen helemaal niet zien op afbeeldingen met zichtbare golflengten, maar in het nachtelijke infrarood zijn ze erg helder, Schultz zei. "Helderheid in het infrarood duidt op blokkerige oppervlakken, die meer warmte vasthouden dan oppervlakken die bedekt zijn met poeder en puin. Dat vertelt ons dat er iets langs kwam en die oppervlakken kaal schuurde."

En Schultz had een idee wat dat iets zou kunnen zijn. Hij bestudeert al jaren impacts en impactprocessen met behulp van NASA's Vertical Gun Range, een krachtig kanon dat projectielen kan afvuren met snelheden tot 15, 000 mijl per uur.

"We hadden een aantal dingen gezien in experimenten waarvan we dachten dat ze deze strepen zouden kunnen veroorzaken, " hij zei.

Wanneer een asteroïde of ander lichaam met hoge snelheid een planeet raakt, tonnen materiaal van zowel het botslichaam als het doeloppervlak worden onmiddellijk verdampt. De experimenten van Schultz toonden aan dat damppluimen vanaf een inslagpunt naar buiten reizen, net boven het inslagoppervlak, met ongelooflijke snelheden. Laboratoriumeffecten schalen naar de grootte van die op Mars, de snelheid van een damppluim zou supersonisch zijn. En het zou interageren met de atmosfeer van Mars om krachtige winden te genereren.

De pluim en de bijbehorende wind veroorzaakten op zichzelf niet de vreemde strepen, echter. De pluimen reizen over het algemeen net boven het oppervlak, die het soort diepe schuren voorkomt dat wordt gezien in de gestreepte gebieden. Maar Schultz en Quintana toonden aan dat wanneer de pluim een ​​verhoogd oppervlak raakt, het verstoort de stroming en veroorzaakt de vorming van krachtige tornado's die naar de oppervlakte vallen. En die draaikolken, zeggen de onderzoekers, zijn verantwoordelijk voor het schuren van de smalle strepen.

Schultz en Quintana toonden aan dat de strepen bijna altijd worden gezien in combinatie met verhoogde oppervlaktekenmerken. Heel vaak, bijvoorbeeld, ze worden geassocieerd met de verhoogde randen van kleinere inslagkraters die al aanwezig waren toen de grotere inslag plaatsvond. Terwijl de pluim van de grotere impact naar buiten rende, het stuitte op de kleine kraterrand, heldere dubbele strepen achterlatend aan de windzijde.

"Waar deze draaikolken het oppervlak ontmoeten, ze vegen de kleine deeltjes weg die los op het oppervlak zitten, het grotere blokachtige materiaal eronder bloot te leggen, en dat is wat ons deze strepen geeft, ' zei Schultz.

Schultz zegt dat de strepen nuttig kunnen zijn bij het vaststellen van erosie- en stofafzetting in gebieden waar de strepen worden gevonden.

"We weten dat deze gevormd zijn op hetzelfde moment als deze grote kraters, en we kunnen de ouderdom van de kraters dateren, "Zei Schultz. "Dus nu hebben we een sjabloon om naar erosie te kijken."

Maar met meer onderzoek, de strepen zouden uiteindelijk veel meer kunnen onthullen dan dat. Uit een voorlopig onderzoek van de planeet, de onderzoekers zeggen dat de strepen zich lijken te vormen rond kraters in de marge van 20 kilometer breed. Maar ze verschijnen niet in al dergelijke kraters. Waarom ze zich op sommige plaatsen vormen en niet op andere, zou informatie kunnen verschaffen over het oppervlak van Mars op het moment van de inslag.

De experimenten van de onderzoekers onthullen dat de aanwezigheid van vluchtige verbindingen - een dikke laag waterijs op het oppervlak of ondergrond, bijvoorbeeld - invloed op de hoeveelheid damp die bij een botsing naar buiten stroomt. Dus op die manier, de strepen kunnen dienen als indicatoren voor de aanwezigheid van ijs op het moment van een botsing, die inzicht zouden kunnen geven in reconstructies van het klimaat in het verleden op Mars. even goed mogelijk, de strepen kunnen te maken hebben met de samenstelling van het botslichaam, zoals zeldzame botsingen door zeer vluchtige objecten, zoals kometen.

"De volgende stap is om echt te graven in de omstandigheden die de strepen veroorzaken, "Zei Schultz. "Ze hebben ons misschien veel te vertellen, dus blijf op de hoogte."