Un'immagine del Mars Reconnaissance Orbiter della NASA, acquisita il 13 maggio 2018 durante l'inverno al Polo Sud di Marte, mostra una calotta glaciale di anidride carbonica che copre la regione e quando il sole ritorna in primavera, “ragni” iniziano ad emergere dal paesaggio. Credito:NASA
I ricercatori del Trinity College di Dublino hanno fatto luce sugli enigmatici "ragni di Marte, " fornendo la prima prova fisica che queste caratteristiche uniche sulla superficie del pianeta possono essere formate dalla sublimazione della CO 2 Ghiaccio.
ragni, più formalmente denominati araneiformi, sono sistemi radiali a topografia negativa dall'aspetto strano di depressioni dendritiche; motivi che ricordano i rami di un albero o un fulmine a forcella. Queste caratteristiche, che non si trovano sulla Terra, si ritiene che siano scavati nella superficie marziana dal ghiaccio secco che cambia direttamente da solido a gas (sublimazione) in primavera. A differenza della Terra, L'atmosfera di Marte comprende principalmente CO 2 e man mano che le temperature diminuiscono in inverno, questo si deposita in superficie sotto forma di CO 2 brina e ghiaccio.
La squadra della Trinità, insieme ai colleghi della Durham University e della Open University, ha condotto una serie di esperimenti finanziati dall'Irish Research Council e da Europlanet presso l'Open University Mars Simulation Chamber (nella foto sotto), sotto pressione atmosferica marziana, al fine di indagare se modelli simili ai ragni marziani potrebbero formarsi per sublimazione del ghiaccio secco.
I suoi risultati sono dettagliati in un articolo pubblicato oggi in Rapporti scientifici :"La formazione di araneiformi per sfiato di anidride carbonica e dinamiche di sublimazione vigorose sotto pressione atmosferica marziana".
"Questa ricerca presenta la prima serie di prove empiriche per un processo superficiale che si pensa modifichi il paesaggio polare su Marte. L'ipotesi di Kieffer [spiegata di seguito] è stata ben accettata per oltre un decennio, ma fino ad ora, è stato inquadrato in un contesto puramente teorico. ... Gli esperimenti mostrano direttamente che i modelli di ragno che osserviamo su Marte dall'orbita possono essere scolpiti dalla conversione diretta del ghiaccio secco da solido a gas. È eccitante perché stiamo iniziando a capire di più su come la superficie di Marte sta cambiando stagionalmente oggi".
Il team di ricerca ha praticato fori nei centri di CO 2 blocchi di ghiaccio e li sospese con un artiglio simile a quelli che si trovano nei portici, sopra letti granulari di diverse granulometrie. Hanno abbassato la pressione all'interno di una camera a vuoto alla pressione atmosferica marziana (6mbar) e quindi hanno utilizzato un sistema a leva per posizionare la CO 2 blocco di ghiaccio in superficie
Hanno fatto uso di un effetto noto come effetto Leidenfrost, per cui se una sostanza entra in contatto con una superficie molto più calda del suo punto di sublimazione, formerà uno strato gassoso attorno a sé. Quando il blocco raggiunse la superficie sabbiosa, CO 2 trasformato direttamente da solido in gas e il materiale fu visto fuoriuscire attraverso il foro centrale sotto forma di pennacchio
https://i2.wp.com/www.tcd.ie/news_events/wp-content/uploads/2021/03/DrillingHole1.jpeg?resize=600%2C800&ssl=1 La dottoressa Lauren McKeown sta perforando i blocchi di ghiaccio per il progetto . Credito:Trinity College Dublino
In ogni caso, una volta tolto il blocco, un motivo a ragno era stato eroso dal gas in fuga. I motivi a ragno erano più ramificati quando si usavano granulometrie più fini e meno ramificati quando si usavano granulometrie più grossolane.
Questa è la prima serie di prove empiriche per questo processo superficiale esistente.
Dott.ssa Mary Bourke, del Dipartimento di Geografia del Trinity, che ha curato la ricerca del dottorato, disse:
"Questo lavoro innovativo supporta il tema emergente che il clima e le condizioni meteorologiche attuali su Marte hanno un'influenza importante non solo sui processi dinamici della superficie, ma anche per qualsiasi futura esplorazione robotica e/o umana del pianeta".
L'ipotesi principale proposta per la formazione del ragno (ipotesi di Kieffer) suggerisce che in primavera, la luce del sole penetra in questo ghiaccio traslucido e riscalda il terreno sottostante. Il ghiaccio subliminerà dalla sua base, causando l'accumulo di pressione e alla fine il ghiaccio si romperà, permettendo al gas in pressione di fuoriuscire attraverso una fessura nel ghiaccio. I percorsi del gas in fuga lasceranno indietro i modelli dendritici osservati oggi su Marte e il materiale sabbioso/polveroso si depositerà sopra il ghiaccio sotto forma di pennacchio.
Però, fino ad ora, non si sa se un tale processo teorico sia possibile e questo processo non è mai stato osservato direttamente su Marte.
Inoltre, i ricercatori hanno osservato che quando la CO 2 blocchi sono stati rilasciati e lasciati sublimare all'interno del letto di sabbia, la sublimazione è stata molto più vigorosa del previsto e il materiale è stato gettato in tutta la camera. Questa osservazione sarà utile per comprendere modelli di altri CO 2 processi legati alla sublimazione su Marte, come la formazione di flussi diffusivi ricorrenti laterali che circondano i canali di dune lineari su Marte.
La metodologia utilizzata può essere rifocalizzata per studiare il ruolo geomorfico della CO 2 sublimazione su altre formazioni di superficie marziane attive e, in effetti, può aprire la strada a ulteriori ricerche sui processi di sublimazione su altri corpi planetari con atmosfere scarse o nulle come Europa o Encelado.
