De vorm van de twee mijl lange ijskap in Texas-formaat op de noordpool van Mars heeft wetenschappers veertig jaar lang in verwarring gebracht, maar nieuwe resultaten die in een paar artikelen in het tijdschrift Nature op 27 mei worden gepubliceerd, hebben de controverse aangewakkerd rust uit.
De poolkappen van Mars zijn bekend sinds de eerste telescopische beelden van de planeet, maar vroege beelden van ruimtevaartuigen onthulden dat de noordpoolkap wordt gescoord door raadselachtige troggen die vanuit het midden naar buiten draaien, evenals door een kloof groter dan de Grand Canyon. Over de oorsprong van deze kenmerken is gediscussieerd sinds ze voor het eerst werden ontdekt in 1972.
Een hypothese om de gigantische kloof te verklaren, genaamd Chasma Boreale, is dat vulkanische hitte het ijs deed smelten en een catastrofale overstroming veroorzaakte die de kloof vormde. Andere wetenschappers hebben gesuggereerd dat de wind die bergafwaarts veegde vanaf de bovenkant van de dop Chasma Boreale uit het ijs sneed.
Ook voor de spiraalbakken zijn meerdere verklaringen gesuggereerd. Men verklaart de troggen als breuken veroorzaakt door de ijsstroom van de pool. Een ander gebruikt een model om te suggereren dat de troggen het natuurlijke resultaat zijn van zonneverwarming en laterale warmtegeleiding in het ijs.
De twee nieuwe artikelen, geleid door Jack Holt en Isaac Smith van The University of Texas in Austin's Institute for Geophysics, gebruikten gegevens van de Shallow Subsurface Radar (SHARAD) op de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) om de interne structuur van de ijskap te bestuderen en ontdek de oorsprong van de troggen en de kloof.
"SHARAD zendt 700 keer per seconde pulsen van radiogolven uit de ruimte", legt Holt uit. “Enige energie wordt gereflecteerd door het oppervlak en vervolgens door ondergrondse interfaces als het tussenliggende materiaal de radiogolven laat doordringen. Radar op deze golflengte (ongeveer 20 meter) dringt heel goed door ijs en is vanuit vliegtuigen op aarde gebruikt om grote delen van de ijskappen van de aarde in kaart te brengen. "
“Door alle reflecties bij elkaar te voegen, kan men een beeld maken van wat er onder het zit
oppervlak, "voegde Smith eraan toe.
Holt legde uit dat het vermogen om niet alleen de oppervlaktekenmerken in kaart te brengen, maar ook de interne structuur van de ijskap "de deur opent om beter te begrijpen wat we aan de oppervlakte zien door een kritische context in de tijd te bieden."
Door de driedimensionale structuur van de noordpoolijskap in kaart te brengen, hebben Smith en Holt vastgesteld dat zowel de troggen als de Chasma Boreale zijn gevormd door katabatische winden die vanaf de bovenkant van de ijskap naar beneden waaien.
"We zeggen niet dat ze door wind zijn uitgehouwen, maar dat wind een sterke rol speelde in hun vorming en evolutie." Zei Holt. "Chasma Boreale is een oud kenmerk dat bleef bestaan omdat er zich daar geen nieuw ijs ophoopt, waarschijnlijk als gevolg van aanhoudende winden die uit het hoogste punt van de ijskap komen."
Holt ontdekte ook bewijs voor een andere oude kloof die in de loop van de tijd volledig is ingevuld. "Er blijft geen bewijs over om aan te geven dat het er eerder was," zei Holt. 'We kunnen het echter in kaart brengen in de radargegevens.'
De spiraalvormige troggen worden eveneens door de wind bestuurd. "De radarlagen die we zien, tonen bewijs voor windtransport omdat ze variëren in dikte en hoogte [over de troggen]", legt Smith, hoofdauteur van het trogdocument, uit. "De wind beweegt over de trog in plaats van erdoorheen [en] verplaatst ijs van de bovenwindse zijde (waardoor ze dunner worden) naar de benedenwindse zijde (wat meer toevoegt aan de bestaande laag)."
Hierdoor migreren de spiraalvormige troggen in de loop van de tijd tegen de wind in, een fenomeen dat voor het eerst werd voorgesteld door Alan Howard, een onderzoeker aan de Universiteit van Virginia, in 1982. "Veel mensen stelden andere hypothesen voor die suggereerden dat hij ongelijk had," zei Smith. 'Maar als je vanuit zijn paper naar een hypothetische doorsnede kijkt, lijkt het bijna precies op wat we in de radargegevens zien. We waren verbaasd over hoe nauwkeurig Alan Howard had voorspeld wat we zouden doen
zien."
Door de rotatie van de planeet zijn de troggen spiraalvormig. Terwijl de katabatische winden vanuit het midden van de kap naar de lagere breedtegraden waaien, worden ze gedraaid door dezelfde 'corioliskracht' die ervoor zorgt dat orkanen op aarde ronddraaien.
De lagen die Holt en Smith in kaart hebben gebracht met behulp van radargegevens suggereren ook dat ijsstromen veel zeldzamer zijn op Mars dan op aarde. Door het gebrek aan stromingen behoudt het poolijs op Mars meer complexe lagen dan verwacht. "Deze complexiteit zorgt voor zeer specifieke beperkingen op de klimaatprocessen die verantwoordelijk zijn voor [de lagen]", zei Holt. 'Uiteindelijk zullen we winden en accumulatiepatronen over de poolkap en door de tijd heen kunnen reconstrueren.'
Holt is van plan de oude poollandschappen, afgeleid uit de SHARAD-gegevens, te gebruiken samen met simulaties van het Mars-klimaat om de vorming van de poolkap te modelleren. "Als we de belangrijkste kenmerken zoals Chasma Boreale [in de modellen] kunnen recreëren, dan hebben we in die periode veel geleerd over het klimaat op Mars."
Smith en Holt zijn ook van plan het effect van de helling van Mars op de vorming van de ijskap te bestuderen. "Omdat de baan en kanteling van Mars zoveel veranderen ten opzichte van de zon, zou het mooi zijn om te zien hoe dat de afzetting van ijs op de dop heeft beïnvloed. Dit vereist veel meer mapping en we zijn al met dat proces begonnen, ”zei Smith.
'Er is nog veel onderzoek te doen op Mars', zei Smith. "De planeet heeft veel mysteries, waarvan we sommige nog niet eens hebben gevonden."
