Mars yta, med sina dynflöden, rännor och sluttningar, är ett resultat av att sediment transporteras nedåt såväl under senare tid som idag. Men detta "massavfall", orsakas vanligtvis av vattenflöden - till exempel hur rännorna på jorden formas - har visat sig vara ett mysterium för planetforskare. Detta beror på att det antas att stora mängder vatten behövs för att bilda dessa funktioner.

Problemet är, det saknas tillräckligt med vatten på Mars nu och i planetens senaste förflutna. I en ny studie publicerad i Naturkommunikation , vi simulerade de atmosfäriska förhållandena på Mars för att upptäcka hur dessa funktioner kunde ha uppstått utan ett stort vattenflöde.

Till exempel, forskare har gjort antaganden om vattenbudgeten som är nödvändiga för att bilda de så kallade "recurring slope lineae"-mörka ränder vid ytan som uppträder årligen (687 dagar) under topptemperaturer och som löser sig under kallare månader vid marsytan. Men vattnet som behövs för att skapa dessa funktioner skulle vara för högt för att komma från marsvädret varje år.

I våra experiment, dock, vi identifierade att det är möjligt att transportera sediment nerför en sluttning utan att behöva så mycket vatten. Vi gjorde detta med Mars Simulation Chamber, specialutrustning som kan simulera atmosfäriska förhållanden på Mars.

Unik uppsättning villkor

För att förklara hur massavfall kan hända utan mycket vatten, det är viktigt att veta att dagens atmosfär på Mars är mycket tunn-medeltrycket är cirka 7 mb (millibar) (jämfört med 1, 000 mb på jorden). Under relativt ny tid (cirka 20 miljoner år) har trycket också varit lågt. Dessa låga tryck innebär att flytande vatten kommer att koka vid låga sedimenttemperaturer på cirka 5 ° C. Det betyder att flytande vatten effektivt "svävar" på Mars yta (när temperaturen är över nollan). Detta "svävande" och kokande vatten kan medföra en stor mängd sand och annat sediment när det rinner nerför en sluttning. Denna process skulle kräva mycket mindre vatten än vad som annars skulle behövas.

Med denna bakgrundsinformation ville vi testa hur flytande vattenflöden beter sig under låga tryck och med relativt varma ytor (mellan 5 ° C och 24 ° C, som är varm för Mars ytor, men inte omöjligt). Frågorna vi ställde i vårt experiment var:hur påverkar kokningen transportmekanismer? Kommer det att transporteras mer eller mindre sediment med kokningseffekten? Och kan vi se nya transportmekanismer äga rum?

Tidigare arbete har undersökt sedimenttransport med flytande vatten eller smältande is under martiska förhållanden, men fenomenet levitation eller svävande av en vatten-sedimentblandning över varmt sediment observerades inte i deras experiment. Detta fenomen är jämförbart med den så kallade "Leidenfrost-effekten", lätt att se när du lägger några vattendroppar på en het kokplatta. Vattnet sublimerar omedelbart och droppen flyter på en gasdyna som kommer från droppen. Denna mekanism kan också hända på Mars, men som beskrivits tidigare med mycket lägre temperaturer något över frostpunkten.

Våra experiment visar att detta fenomen kan flytta stora mängder sediment nerför en sluttning utan att behöva mycket vatten - cirka nio gånger mer sediment flyttades nerför en sluttning med effekten av levitation än utan effekten. Vår modell visade också att den lägre gravitationen på Mars skulle ha en positiv effekt på levitationen:med lägre gravitation skulle vi förvänta oss en ökad mängd transporterat sediment över längre avstånd.

Detta betyder särskilt för Mars att det är möjligt att förklara redan observerade massrörelser på dess yta med mindre vatten inblandat än tidigare förutspått och att mängden vatten som behövs för vissa transportprocesser tidigare kunde ha överskattats.

Förbehållet

De "varma" sedimenttemperaturerna vi valde för våra experiment är möjliga på Mars. Så effekten av levitation kan bara uppstå när sedimenttemperaturerna är relativt höga (den årliga medeltemperaturen är cirka -55 ° C, men yttemperaturerna kan stiga upp till cirka 30 ° C under dagen på sommaren).

Frågan om ett eventuellt ursprung för vattnet som behövs för levitationen kunde inte lösas under våra experiment, och även här måste ytterligare arbete göras för att lösa denna osäkerhet. Ändå, våra experiment visar att en sådan mekanism är möjlig på Mars (när parametrarna är korrekta) och bör beaktas när man tänker på vattenrelaterade massavfallsfunktioner på Mars. Våra experiment kommer inte att ge svaret på hur de senaste och nuvarande massförslösande egenskaperna på Marsytan (i synnerhet raviner och återkommande sluttningar) bildas, men vi ger ett nytt perspektiv.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.