Onderzoekers van Trinity College Dublin hebben licht geworpen op de raadselachtige "spinnen van Mars, " het eerste fysieke bewijs leveren dat deze unieke kenmerken op het oppervlak van de planeet kunnen worden gevormd door de sublimatie van CO ₂ ijs.

Spinnen, meer formeel aangeduid als araneiforms, zijn vreemd uitziende negatieve topografie radiale systemen van dendritische troggen; patronen die lijken op takken van een boom of vorkbliksem. Deze kenmerken, die niet op aarde voorkomen, Er wordt aangenomen dat ze in het oppervlak van Mars zijn uitgehouwen door droogijs dat in de lente direct verandert van vast naar gas (sublimatie). In tegenstelling tot de aarde, De atmosfeer van Mars bestaat voornamelijk uit CO ₂ en als de temperatuur in de winter daalt, dit zet zich af op het oppervlak als CO ₂ vorst en ijs.

Het Trinity-team, samen met collega's van Durham University en de Open University, voerde een reeks experimenten uit die werden gefinancierd door de Irish Research Council en Europlanet in de Mars Simulation Chamber van de Open Universiteit (hieronder afgebeeld), onder atmosferische druk van Mars, om te onderzoeken of patronen vergelijkbaar met Martiaanse spinnen kunnen worden gevormd door sublimatie van droogijs.

De bevindingen worden gedetailleerd beschreven in een paper dat vandaag is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten :"De vorming van araneiformen door kooldioxide-ontluchting en krachtige sublimatiedynamiek onder Martiaanse atmosferische druk."

"Dit onderzoek presenteert de eerste set empirisch bewijs voor een oppervlakteproces waarvan wordt gedacht dat het het poollandschap op Mars verandert. De hypothese van Kieffer [hieronder uitgelegd] is al meer dan een decennium algemeen aanvaard, maar tot nu toe, het is in een puur theoretische context geplaatst. … De experimenten laten direct zien dat de spinpatronen die we vanuit een baan om de aarde waarnemen, kunnen worden uitgehouwen door de directe omzetting van droogijs van vast naar gas. Het is opwindend omdat we meer beginnen te begrijpen over hoe het oppervlak van Mars tegenwoordig seizoensgebonden verandert."

Het onderzoeksteam boorde gaten in de centra van CO ₂ ijsblokken en opgehangen met een klauw vergelijkbaar met die in arcades, boven korrelbedden van verschillende korrelgroottes. Ze verlaagden de druk in een vacuümkamer tot de atmosferische druk van Mars (6 mbar) en gebruikten vervolgens een hefboomsysteem om de CO ₂ ijsblok op het oppervlak

Ze maakten gebruik van een effect dat bekend staat als het Leidenfrost-effect, waarbij als een stof in contact komt met een oppervlak dat veel heter is dan het sublimatiepunt, het zal een gasvormige laag om zich heen vormen. Toen het blok het zanderige oppervlak bereikte, CO ₂ veranderde direct van vast naar gas en er werd materiaal gezien dat ontsnapt door het centrale gat in de vorm van een pluim

In ieder geval, toen het blok eenmaal was opgeheven, een spinnenpatroon was uitgehold door het ontsnappende gas. De spinpatronen waren meer vertakt wanneer fijnere korrelgroottes werden gebruikt en minder vertakt wanneer grovere korrelgroottes werden gebruikt.

Dit is de eerste set van empirisch bewijs voor dit bestaande oppervlakteproces.

Dr. Mary Bourke, van de afdeling Geografie van Trinity, die het promotieonderzoek begeleidde, zei:

"Dit innovatieve werk ondersteunt het opkomende thema dat het huidige klimaat en het weer op Mars een belangrijke invloed hebben, niet alleen op dynamische oppervlakteprocessen, maar ook voor elke toekomstige robot- en/of menselijke verkenning van de planeet."

De belangrijkste hypothese die wordt voorgesteld voor de vorming van spinnen (de hypothese van Kieffer) suggereert dat in het voorjaar, zonlicht dringt door dit doorschijnende ijs en verwarmt het terrein eronder. Het ijs zal sublimeren vanaf de basis, waardoor de druk opbouwt en uiteindelijk het ijs zal scheuren, waardoor gas onder druk kan ontsnappen door een scheur in het ijs. De paden van het ontsnappende gas zullen de dendritische patronen achterlaten die vandaag op Mars worden waargenomen en het zanderige / stoffige materiaal zal in de vorm van een pluim bovenop het ijs worden afgezet.

Echter, tot nu, het is niet bekend of een dergelijk theoretisch proces mogelijk is en dit proces is nooit direct op Mars waargenomen.

Aanvullend, merkten de onderzoekers op dat wanneer CO ₂ blokken werden losgelaten en mochten sublimeren in het zandbed, sublimatie was veel krachtiger dan verwacht en materiaal werd door de kamer gegooid. Deze observatie zal nuttig zijn bij het begrijpen van modellen van andere CO ₂ sublimatie-gerelateerde processen op Mars, zoals de vorming van laterale terugkerende diffuse stromen rond lineaire duingeulen op Mars.

De gebruikte methodologie kan opnieuw worden gefocust om de geomorfische rol van CO . te bestuderen ₂ sublimatie op andere actieve vorming van oppervlaktekenmerken op Mars - en inderdaad, kan de weg vrijmaken voor verder onderzoek naar sublimatieprocessen op andere planetaire lichamen met geen of weinig atmosferen zoals Europa of Enceladus.