Forskare har upptäckt hundratals halvmåneformade gropar på Mars där sanddyner lika stora som US Capitolium stod för miljarder år sedan. Kurvorna för dessa gamla dynavtryck registrerar riktningen för rådande vindar på den röda planeten, ger potentiella ledtrådar till Mars tidigare klimat, och kan ha bevis på forntida liv, enligt en ny studie som beskriver resultaten i Journal of Geophysical Research:Planeter , en publikation av American Geophysical Union.

Spökdyner är det negativa utrymme som lämnats efter sedan länge försvunna sanddyner. Lava eller vattenburna sediment begravde delvis sanddynerna och stelnade, bevara sanddynernas konturer. Vinden blåste därefter sand av de exponerade topparna och skurade ut den inifrån, lämnar en solid form i form av den förlorade dynen.

Spökdyner upptäcktes först på jorden på Snake River Plain i östra Idaho 2016. Den nya studien identifierade liknande spökdyner i satellitbilder av Hellas bassäng och Noctis Labyrinthus på Mars. Sanddyner är ett vanligt inslag på den röda planetens vindblåsta yta, men den nya studien är den första rapporten om bevarade dyngjutningar på Mars.

"Vilken som helst av dessa gropar räcker inte för att berätta att det är en dyn, eller från ett gammalt dynfält, men när du lägger dem alla tillsammans, de har så många gemensamma saker med sanddyner på Mars och på jorden att du måste använda någon form av fantastisk förklaring för att förklara dem som allt annat än sanddyner, sa Mackenzie Day, en planetarisk geomorfolog vid University of Washington i Seattle och en författare till den nya studien.

"En av de coola sakerna med spökdynerna är att de berättar för oss, Säkert, att vinden på Mars var annorlunda i det gamla förflutna, när de bildades, " Hon sa.

Atmosfären på Mars yta är ungefär lika tät som jordens stratosfär 35 kilometer (22 miles) över havet, ändå är vinden ett ihållande medel för förändring som skulpterar ytan.

Att förstå det förflutnas vindar kan hjälpa forskare att rekonstruera hur sediment kunde ha färdats över ytan, hur viktiga egenskaper bildades och om det antika klimatet skilde sig från moderna atmosfäriska förhållanden, sa Day.

"Det faktum att vinden var annorlunda [när spökdynerna bildades] berättar för oss att miljöförhållandena på Mars inte är statiska under lång tid, de har förändrats under de senaste två miljarder åren, något vi behöver veta för att tolka geologin på Mars, " Hon sa.

Bekanta former inverterade

Med hjälp av satellitbilder, Day och medförfattare David Catling, en astrobiolog vid University of Washington, dokumenterat mer än 480 potentiella sandformar vid gropfältet vid Noctis Labyrinthus, ett uppbrutet virvar av platåer på ekvatorn strax väster om Valles Marineris, det största kanjonsystemet i solsystemet. Forskarna hittade också mer än 300 halvmåneformade gropar i en slät, låglänt yta i östra Hellas Planitia, en enorm, 4 miljarder år gammal nedslagskrater som sträcker sig över 2, 700 kilometer (1, 678 miles) över Mars södra halvklot.

Groparna har en slående likhet med barchansdyner, den vanligaste dyntypen på jorden och på Mars. Halvmåneformade barchandyner bildas på plana ytor, obehindrat av vegetation, när vinden blåser främst från en riktning och sand är begränsad. Halvmånens horn pekar i riktning mot den rådande vinden. Sand samlas på utsidan av dynens båge, blåser över läppen och laviner nerför den branta glidytan på dynens inre kurva.

Storleken och formen på groparna överensstämmer med aktiva dynfält på Mars, och groparna har egenskaper som bara finns i sanddyner, sa Day. En enda halvmåne kan vara en märklig anomali, Day sa, men en uppsättning gropar, som croissanter på en bagarbricka, ser ut som ett dynfält. Congruity hjälpte till att stödja hypotesen att groparna är resterna av gamla sanddyner.

"De går alla samma väg, vilket du kan förvänta dig för sanddyner eftersom de alla vandrar och bildas i samma vindregim. Så bara formen och storleken säger oss att det här är egenskaper som kommer från ett gammalt dynsystem, sa Day.

Baserat på jämförelser med livets sanddyner, Beräknat dag var den genomsnittliga dynen cirka 40 meter (130 fot) hög vid Noctis Labyrinthus och 75 meter (246 fot) hög vid Hellas bassäng när de begravdes.

Forntida landskap

Day och Catling uppskattade att översvämningen av spökdynfälten på Mars inträffade under den sena hesperiska eller tidiga Amazonasperioden, för cirka 2 miljarder år sedan, förutsatt att det överensstämmer med den släta ytan mellan dyngroparna. Den släta ytan började sannolikt som en långsamt rörlig vätska som hällde ut i dynfältet, stiger 6 meter (20 fot) runt och mellan fötterna på de gamla sanddynerna innan det hårdnade, cementera sanddynerna på plats ungefär halvvägs uppför deras sluttningar.

Mars var en annan värld när spökdynerna bildades, med strömmande vatten och aktiva vulkaner. Sanddynerna kan ha täckts av lava, som flödet som delvis begravde spökdynerna på Snake River i Idaho, men lera som bärs av vatten är en annan möjlighet.

Utan ny sand att mata sanddynerna, vinden eroderade så småningom deras toppar eller ner till nivån av deras klippfilt och under, utgrävning av hål gjutna i form av baserna i de tidigare sanddynerna. Sett uppifrån, gropkanterna skisserar formen på de försvunna sanddynerna, som croissanter skurna på mitten horisontellt.

Day sa att begravningsmekanismen kan ha varit olika på de två platserna. Noctis Labyrinthus ligger i en region som hade frekvent vulkanisk aktivitet och är full av vulkaniska stenar. Gropfältet i Hellas bassäng ligger nedströms två stora kanjoner uthuggna av vatten.

"Om en del av vattnet som ristade dessa dalar gjorde det tillräckligt långt nedströms, det kunde ha kommit till dynfältet, " sa Day. "Det enda vi vet säkert är att flödet måste vara relativt lågenergi, relativt långsam, annars skulle det erodera sanddynerna och vi skulle inte få de former som vi ser idag."

Spökdynerna kan ha mer att berätta för forskare om den antika miljön på Mars, enligt studiens författare. Skyddade fickor i spetsarna av de bakre ändarna av sanddynerna kan fortfarande innehålla sand, dold från satelliter i omloppsbana, som spökdyner gör på jorden. Dessa vrår kan vara bra ställen att leta efter livets molekylära signaturer från en mer clementär tid på Mars, skyddad från nedbrytning i den nuvarande hårda miljön på ytan.

"Vi vet att sanddyner på jorden kan stödja liv, och sanddyner på jorden liknar mycket sanddyner på Mars. Ett problem som Mars har som jorden inte är ytstrålningen. Om du är inne i en dyn, eller längst ner på en sanddyn, och du är ett mikrobiellt liv, dynen skyddar dig från mycket av den strålningen, " sa Day. "Det finns förmodligen ingenting som bor där nu. Men om det någonsin fanns något på Mars, det här är en bättre plats än genomsnittet att titta på."

Den här historien återpubliceras med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av jord- och rymdvetenskapsbloggar, värd av American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.