Una imagen del Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA, adquirido el 13 de mayo de 2018 durante el invierno en el Polo Sur de Marte, muestra una capa de hielo de dióxido de carbono que cubre la región y cuando el sol regresa en la primavera, Las “arañas” comienzan a emerger del paisaje. Crédito:NASA
Los investigadores del Trinity College Dublin han estado arrojando luz sobre las enigmáticas "arañas de Marte, "proporcionando la primera evidencia física de que estas características únicas en la superficie del planeta pueden formarse mediante la sublimación de CO 2 hielo.
Arañas más formalmente conocido como araneiforms, son sistemas radiales de topografía negativa de aspecto extraño de valles dendríticos; patrones que se asemejan a las ramas de un árbol o un rayo de horquilla. Estas características, que no se encuentran en la Tierra, se cree que están tallados en la superficie marciana por el hielo seco que cambia directamente de sólido a gas (sublimación) en la primavera. A diferencia de la Tierra, La atmósfera de Marte comprende principalmente CO 2 y a medida que las temperaturas bajan en invierno, esto se deposita en la superficie como CO 2 escarcha y hielo.
El equipo de Trinity, junto con colegas de la Universidad de Durham y la Open University, llevó a cabo una serie de experimentos financiados por el Irish Research Council y Europlanet en la Open University Mars Simulation Chamber (en la foto de abajo), bajo la presión atmosférica marciana, con el fin de investigar si los patrones similares a las arañas marcianas podrían formarse por sublimación de hielo seco.
Sus hallazgos se detallan en un artículo publicado hoy en Informes científicos :"La formación de araneiformes por ventilación de dióxido de carbono y dinámica de sublimación vigorosa bajo presión atmosférica marciana".
"Esta investigación presenta el primer conjunto de evidencia empírica de un proceso de superficie que se cree que modifica el paisaje polar en Marte. La hipótesis de Kieffer [explicada a continuación] ha sido bien aceptada durante más de una década, pero hasta ahora se ha enmarcado en un contexto puramente teórico. … Los experimentos muestran directamente que los patrones de araña que observamos en Marte desde la órbita pueden ser tallados por la conversión directa de hielo seco de sólido a gas. Es emocionante porque estamos empezando a comprender más acerca de cómo la superficie de Marte está cambiando estacionalmente en la actualidad ".
El equipo de investigación perforó agujeros en los centros de CO 2 bloques de hielo y los suspendieron con una garra similar a las que se encuentran en las arcadas, sobre lechos granulares de diferentes tamaños de grano. Bajaron la presión dentro de una cámara de vacío a la presión atmosférica marciana (6 mbar) y luego usaron un sistema de palanca para colocar el CO 2 bloque de hielo en la superficie
Hicieron uso de un efecto conocido como Efecto Leidenfrost, por el cual si una sustancia entra en contacto con una superficie mucho más caliente que su punto de sublimación, formará una capa gaseosa a su alrededor. Cuando el bloque alcanzó la superficie arenosa, CO 2 Se convirtió directamente de sólido a gas y se vio que el material escapaba a través del orificio central en forma de pluma.
https://i2.wp.com/www.tcd.ie/news_events/wp-content/uploads/2021/03/DrillingHole1.jpeg?resize=600%2C800&ssl=1 Dr Lauren McKeown perforando agujeros en los bloques de hielo para el proyecto . Crédito:Trinity College Dublin
En cada caso, una vez que se levantó el bloqueo, el gas que escapaba había erosionado un patrón de araña. Los patrones de araña eran más ramificados cuando se usaban tamaños de grano más finos y menos ramificados cuando se usaban tamaños de grano más gruesos.
Este es el primer conjunto de evidencia empírica de este proceso superficial existente.
Dra. Mary Bourke, del Departamento de Geografía de Trinity, quien supervisó la investigación de doctorado, dijo:
"Este trabajo innovador apoya el tema emergente de que el clima actual y el tiempo en Marte tienen una influencia importante no solo en los procesos dinámicos de la superficie, sino también para cualquier futura exploración robótica y / o humana del planeta ".
La principal hipótesis propuesta para la formación de arañas (hipótesis de Kieffer) sugiere que en primavera, la luz del sol penetra en este hielo translúcido y calienta el terreno debajo de él. El hielo se sublimará desde su base, causando que la presión se acumule y eventualmente el hielo se romperá, permitiendo que el gas presurizado escape a través de una grieta en el hielo. Las trayectorias del gas que escapa dejarán atrás los patrones dendríticos observados en Marte hoy y el material arenoso / polvoriento se depositará sobre el hielo en forma de penacho.
Sin embargo, hasta ahora, No se ha sabido si tal proceso teórico es posible y este proceso nunca se ha observado directamente en Marte.
Adicionalmente, los investigadores observaron que cuando el CO 2 Los bloques se soltaron y se dejaron sublimar dentro del lecho de arena, la sublimación fue mucho más vigorosa de lo esperado y se arrojó material por toda la cámara. Esta observación será útil para comprender modelos de otras CO 2 procesos relacionados con la sublimación en Marte, como la formación de Flujos Difusivos Recurrentes laterales que rodean barrancos de dunas lineales en Marte.
La metodología utilizada se puede reenfocar para estudiar el papel geomórfico del CO 2 sublimación en otra formación de características de la superficie marciana activa, y de hecho, puede allanar el camino para una mayor investigación sobre los procesos de sublimación en otros cuerpos planetarios con atmósferas escasas o nulas como Europa o Encelado.
