Mars'taki Gayzerler - Geysers on Mars
Mars gayzerleri (veya CO
2jetleri ) ortaya çıkan küçük gaz ve toz patlama farazi siteleri güney kutup bölgesi arasında Mars yay çözülme sırasında. "Karanlık kumul lekeleri" ve "örümcekler" - veya araneiformlar - bu püskürmelere atfedilen en görünür iki özellik türüdür.
Mars gayzerleri, tipik olarak hidrotermal aktivite ile ilişkilendirilen Dünya'daki gayzerlerden farklıdır . Bunlar herhangi bir karasal jeolojik fenomene benzemez. Bu özelliklerin yansıma ( albedo ), şekilleri ve olağandışı örümcek görünümü, bu özelliklerin kökeni hakkında, donma yansımasındaki farklılıklardan biyolojik süreçleri içeren açıklamalara kadar çeşitli hipotezleri uyarmıştır. Bununla birlikte, mevcut tüm jeofizik modeller , Mars'ta bir tür jet veya gayzer benzeri aktivite olduğunu varsayar . Özellikleri ve oluşum süreci hala tartışma konusudur.
Bu özellikler, 60° ila 80° güney enlemleri ve 150°W ila 310°W boylamlarında, gayri resmi olarak 'kriptik bölge' olarak adlandırılan bir alanda, Mars'ın güney kutup bölgesine özgüdür; Bu 1 metre derinliğinde bir karbon dioksit (CO 2 görünen fıskiye sistemlerine kümeleri bulunduğu yerlerde), buz geçiş alanı-arasında kalın kutup dondurma tabakasının şevleri ve sürekli donmuş-olduğunu.
Karbondioksit buzunun mevsimsel olarak donması ve buzunun çözülmesi, örümcek benzeri yivler veya buzun altındaki kanallar gibi bir dizi özelliğin ortaya çıkmasına neden olur , örümcek benzeri radyal kanalların yer ile karbondioksit buzu arasında oyulduğu , ona örümcek ağı görünümü verir, daha sonra içlerinde biriken basınç, buz yüzeyinde biriken gazı ve koyu bazaltik kumu veya tozu dışarı atar ve böylece koyu kumul lekeleri oluşturur. Bu süreç hızlıdır, birkaç gün, hafta veya ay içinde gerçekleştiği gözlemlenir, jeolojide oldukça alışılmadık bir büyüme oranı – özellikle Mars için. Ancak, daha büyük örümcek benzeri kanalları oymak için birkaç yıl gerekecek gibi görünüyor. Görünür ve kızılötesi spektrumlarda alınan görüntüler dışında bu özellikler hakkında doğrudan veri yoktur .
Tarih
Gayri resmi olarak karanlık kumul noktaları ve örümcekler olarak adlandırılan jeolojik özellikler , 1998–1999 yılları arasında Mars Global Surveyor gemisindeki MOC kamerası tarafından elde edilen görüntülerde ayrı ayrı keşfedildi. İlk başta görünüşleri nedeniyle genellikle ilgisiz özellikler oldukları düşünüldü, bu nedenle 1998'den 2000'e kadar farklı araştırma yayınlarında (ve -sırasıyla) ayrı ayrı rapor edildiler. 2000'den itibaren "Jet" veya "şofben" modelleri önerildi ve geliştirildi.
'Örümcekler' adı , kameranın geliştiricileri olan Malin Space Science Systems personeli tarafından icat edildi . İlk ve en ilginç örümcek fotoğraflarından biri Ekim 2000'de Greg Orme tarafından bulundu. Bu 'örümcek ağlarının' ve noktalarının olağandışı şekli ve görünümü, kökenleri hakkında birçok spekülasyona neden oldu. İlk yılların gözetimi, takip eden Mars yıllarında, lekelerin %70'inin tam olarak aynı yerde göründüğünü gösterdi ve Eylül 1999 ile Mart 2005 arasında elde edilen bir ön istatistiksel çalışma, karanlık kumul lekelerinin ve örümceklerin işlev olarak ilişkili fenomenler olduğunu gösterdi. “ kuru buz ” olarak yoğunlaşan ve süblimleşen karbon dioksit (CO 2 ) döngüsünün sonucudur.
Ayrıca başlangıçta karanlık noktaların çıplak zeminin sıcak parçaları olduğu öne sürülmüştü, ancak 2006 yılındaki termal görüntüleme bu yapıların alanı kaplayan buz kadar soğuk olduğunu ortaya çıkardı, bu da onların üstte uzanan ince bir koyu malzeme tabakası olduğunu gösteriyordu. buz ve onun tarafından soğutulmuş tutuldu. Ancak, ilk tespitlerinden kısa bir süre sonra, bunların negatif topografik özellikler olduğu keşfedildi – yani, günümüzde gayzer benzeri havalandırma sistemleri olduğu düşünülen radyal oluklar veya kanallar.
morfoloji
Gayzerlerin en belirgin iki özelliği (karanlık kumul noktaları ve örümcek kanalları), Mars baharının başlangıcında, karbondioksit (CO 2 veya 'kuru buz') ile kaplı kumul alanlarında , esas olarak kum tepelerinin sırtlarında ve yamaçlarında görülür; kışın başında kaybolurlar. Karanlık noktaların şekli genellikle yuvarlaktır, yamaçlarda genellikle uzar, bazen kum tepelerinin dibindeki havuzlarda biriken akarsular (muhtemelen sudan) ile birlikte. Karanlık kumul noktaları tipik olarak 15 ila 46 metre (50 ila 150 fit) genişliğindedir ve birkaç yüz fit aralıklıdır. Noktaların boyutu değişir ve bazıları 20 m kadar küçüktür, ancak görülen daha küçük boyut görüntüleme çözünürlüğü ile sınırlıdır ve büyüyebilir ve birkaç kilometre genişliğinde oluşumlar halinde birleşebilir.
Örümcek özellikleri, tek tek bakıldığında, merkezi bir noktadan loblar halinde dışa doğru yayılan bir örümcek ağını andıran yuvarlak loblu bir yapı oluşturur. Radyal desenleri, süblimasyon gazının havalandırmalara doğru akışının oluşturduğu buzdaki sığ kanalları veya kanalları temsil eder. Büyük farklılıklar olmasına rağmen, tüm örümcek kanalı ağı tipik olarak 160-300 m genişliğindedir.
Her bir gayzerin karakteristik formu, yerel sıvı veya gaz bileşimi ve basınç, buz kalınlığı, altta yatan çakıl tipi, yerel iklim ve meteorolojik koşullar gibi faktörlerin bir kombinasyonuna bağlı görünmektedir. Gayzerlerin sınırı, yükseklik, jeolojik yapı, eğim, kimyasal bileşim veya termal özellikler gibi yüzeyin diğer özellikleriyle ilişkili görünmüyor. Şofben benzeri sistem, çoğunlukla konumlarıyla ilişkilendirilen küçük radyal örümcek benzeri kanal ağları ile düşük albedo noktaları, fanlar ve lekeler üretir. İlk başta, lekeler gri gibi görünüyor, ancak daha sonra merkezleri kararıyor çünkü yavaş yavaş koyu ejecta ile kaplanıyor, esas olarak bazaltik kum olduğu düşünülüyor . Erken ilkbaharda gözlemlenen tüm karanlık noktalar örümcek yer şekilleri ile ilişkili değildir, ancak gizemli arazideki karanlık noktaların ve çizgilerin baskınlığı, mevsimin ilerleyen saatlerinde örümceklerin ortaya çıkmasıyla ilişkilidir.
NASA tarafından gerçekleştirilen hızlandırılmış görüntüler, buzdaki örümcek kanallarının radyal büyümesinin ardından karanlık malzemenin belirgin şekilde püskürtüldüğünü doğrulamaktadır. Tek bir ilgi alanının hızlandırılmış görüntülemesi ayrıca küçük karanlık noktaların genellikle henüz görünmeyen örümcek özelliklerinin konumunu gösterdiğini gösterir; ayrıca, bazı noktalardan çıkan, belirginliği artıran ve rüzgar hareketinin göstergesi olan net yönlülük geliştiren karanlık fanlar da dahil olmak üzere, noktaların önemli ölçüde genişlediğini gösterir.
Bazı dallanan dağ geçitleri, yüzey katmanlarını oluşturan ve yok eden araziyi kapsamlı bir şekilde yeniden işleyen dinamik bir yüzeye yakın süreçte değişir, bazıları yok eder ve diğerleri kabuk oluşturur. Bu nedenle, Mars, yüzeye yakın karbon dioksit kabuğunun dinamik bir geri dönüşüm sürecine sahip görünüyor. Büyüme süreci hızlıdır, birkaç gün, hafta veya ay içinde gerçekleşir, jeolojide oldukça alışılmadık bir büyüme oranı – özellikle Mars için. Mars'ın güney kutup buzulunda bu gayzerlerin çeşitli renk ve şekillerdeki gelişimini açıklamak için bir dizi jeofizik model araştırılmıştır.
HiWish programı kapsamında HiRISE tarafından görüldüğü gibi tüylerin geniş görünümü Tüylerin çoğu büyütüldüğünde örümcekler gösterir.
HiWish programı Arrow kapsamında HiRISE tarafından görüldüğü gibi tüyler çift tüy gösterir. Bunun nedeni rüzgarların yön değiştirmesi olabilir.
HiWish programı kapsamında HiRISE tarafından görüldüğü gibi uzun tüy
HiWish programı kapsamında HiRISE tarafından görülen örümcekler
HiWish programı kapsamında HiRISE tarafından görülen tüyler ve örümcekler
HiWish programı kapsamında HiRISE tarafından görülen tüyler ve örümcekler
HiWish programı kapsamında HiRISE tarafından görülen tüyler ve örümcekler
HiWish programı kapsamında HiRISE tarafından görüldüğü gibi tüylerin ve örümceklerin geniş görünümü
HiWish programı kapsamında HiRISE tarafından görülen tüyler ve örümcekler
Mars'ta örümcek benzeri arazi
Gayzer mekanizma modelleri
Patlamaların gücünün, basit yükselişlerden saatte 160 kilometre (99 mil / saat) veya daha yüksek hızlarda yüksek basınçlı patlamalara kadar değiştiği ve yüksekte koyu bazaltik kum ve toz tüyleri taşıdığı tahmin ediliyor. Şofben benzeri sisteme güç veren olası kuvvetlerle ilgili mevcut önerilen modeller daha sonra tartışılacaktır.
Atmosferik basınç
Mars'taki yüzey atmosferik basıncı yıllık olarak değişir: 6.7–8.8 mbar ve 7.5–9.7 mbar; günlük yaklaşık 6,4-6,8 mbar. Basınç değişiklikleri nedeniyle, yeraltı gazları periyodik olarak genişler ve büzülür, atmosfer basıncının artması sırasında aşağı doğru bir gaz akışına ve atmosfer basıncının düşmesi sırasında dışarı atılmasına neden olur. Bu döngü ilk olarak, yıllık olarak %25'lik bir genlikle değişen yüzey basıncının ölçümleriyle nicelendirildi.
- Klatrat hidrat modeli
Bu model, atmosfer basıncının artması sırasında aşağı doğru gaz akışını ve atmosfer basıncının azalması sırasında yukarı doğru akış önerir. Defrost işleminde buzlar (klatrat) kısmen toprağa göç edebilir ve kısmen buharlaşabilir. Bu konumlar, karanlık kumul lekelerinin oluşumu ve gaz geçiş yolları olarak örümceklerin kolları ile bağlantılı olabilir.
kuru havalandırma
Bazı ekipler , buz ve alttaki ana kaya arasında meydana gelen karbondioksit (CO 2 ) gazı ve kumun kuru olarak boşaltılmasını önermektedir . Bir CO bilinmektedir 2 buz levha dikey durumda 60 derece güneş enerjisi olayın% 72, 1 m kalın bir tabakanın alt ulaşacak güneş radyasyonuna hemen hemen şeffaftır. Buna ek olarak, Tayvan ve Fransa ayrı takım birkaç hedef alanda buz kalınlığı ölçüldü ve CO büyük kalınlığı keşfetti 2 sıcak su kaynakları alanında buz katmanı güçlendirilmiş hava verme kuru jeofizik modelini taşıyan, 0,76-0,78 m hakkında güneş ışığı tarafından. CO güney bahar gibi 2 buz yeterince güneş enerjisini alır başlatıldığında süblimleştirmeyi CO 2 dibinden buz. Bu buhar levhanın altında birikir ve basıncı hızla arttırır ve püskürür. Yüksek basınçlı gaz, saatte 160 kilometre (99 mph) veya daha fazla hızlarda akar; levhanın altında, gaz, havalandırma deliklerine doğru koşarken, gevşek kum parçacıklarını yakalayıp örümceksi oluk ağını oyarken zemini aşındırır. Koyu malzeme yüzeye geri düşer ve rüzgarla eğim yukarı alınabilir, bu da buz örtüsü üzerinde koyu rüzgar çizgi desenleri oluşturur. Bu model geçmiş gözlemlerle tutarlıdır. Bu fanların konumu, boyutu ve yönü, mevsimsel rüzgarları ve süblimasyon aktivitesini ölçmek için kullanışlıdır.
Mevsimsel buz örtüsünün tabanının süblimleşmesinin, yukarıda tartışıldığı gibi buz örtü basıncından dört büyüklük mertebesi ve atmosfer basıncından beş büyüklük mertebesi daha yüksek olan önemli bir aşırı basınç üretme kabiliyetinden daha fazla olduğu açıktır.
Güneş doğmadan önce birkaç karanlık noktanın oluştuğu ve gün doğumunun hemen ardından önemli nokta oluşumunun meydana geldiği gözlemi, sistemin güneş enerjisi ile çalıştırıldığı fikrini desteklemektedir. Sonunda buz tamamen çıkarılır ve koyu granüler malzeme tekrar yüzeye çıkar; döngü birçok kez tekrar eder.
2016 yılında gerçekleştirilen laboratuvar deneyleri, CO2 içindeki bir toz tabakasından toz püskürmelerini tetikleyebildi.
2Mars atmosferik koşulları altında buz levhası, CO'ya destek veriyor
2 jet ve fan üretim modeli.
Su kaynaklı erozyon
Veriler elde Mars Express , uydu güney kutup kapak 3 kilometre (1.9 mil) CO, kalın levha arasında bir ortalama olduğunu teyit etmek üzere 2004 yılında mümkün 2 , donmuş su içeriği değişen, enlem bağlı olarak buz: parlak polar bir kap kendisi,% 85 CO karışımıdır 2 buz ve% 15 su, buz. İkinci kısım, kutup başlığından çevredeki ovalara düşen, neredeyse tamamen su buzundan yapılmış, 'eşarp' olarak bilinen dik yamaçlardan oluşur. Sarplıklar ve permafrost arasındaki bu geçiş alanı, gayzer kümelerinin bulunduğu 'şifreli bölge'dir.
Bu model, CO tarafından atılır toprak ve su sığ alt yüzey tabakası elde edilen aktif su odaklı erozif yapılar, olasılığını açıklamaktadır 2 malzeme çamur benzeri ile kapatılmış kolları ışıma örümcek gibi oluşturmak için derz aşındırma çatlaklar boyunca gaz /veya buz.
jeotermal
Avrupalı bir ekip, bu özelliklerin jetlerden, örneğin yer altı ısı dalgasından güneş dışı enerji kaynağının sorumlu olduğunun bir işareti olabileceğini öne sürüyor. Bu modelin, fanların, lekelerin ve lekelerin soğuk sıvıların veya soğuk gazların dışarı atılmasıyla üretildiğini gösteren termal emisyon (kızılötesi) görüntüleme biçiminde toplanan kanıtlarla uzlaştırılması zordur.
Karbondioksit ve su döngüsü
Gezegen bilimcisi ve CO 2 şofben fenomeninin en eski görüntülerini elde eden Mars Global Surveyor tarafından kullanılan kameraların tasarımcısı olan Michael C. Malin , belirli alanlardan elde edilen görüntüleri inceliyor ve birkaç dakikalık bir süre boyunca değişikliklerini izliyor. yıllar. 2000 yılında, fanların ve noktaların dinamiklerini karmaşık bir karbondioksit (CO 2 ) ve su süblimasyonu ve yeniden çökeltme süreci olarak modelledi . Tipik buz çözme modeli, tipik olarak kum tepelerinin kenarlarında bulunan küçük, karanlık noktaların başlamasından kaynaklanır; bu noktalar ayrı ayrı büyür ve sonunda hepsi birleşir. Genişlemenin izlediği model belirgin ve karakteristiktir: karanlık bir nükleer nokta, genellikle parlak bir dış bölge veya 'halo' ile yavaş yavaş genişler. Bunlar ilerleyici, merkezcil fenomenler olduğundan, aydınlık bölgenin her yeri genişleyen bir karanlık bölge tarafından geçilir. Başlangıçta kumul kenarları boyunca gelişmiş olmasına rağmen, nokta oluşumu kumulların üzerine ve arasında hızla yayılır. Yay ilerledikçe, merkez noktadan yelpaze şeklindeki kuyruklar ('örümcekler') gelişir. Düşük albedolu polar kum, optik olarak ince bir don tabakasının altında ısınarak donun buharlaşmasına neden olarak buz çözme meydana gelir. Bu, kum tepelerinde görülen lekelerin karanlık çekirdeğidir. Buhar yanal olarak hareket ettikçe soğuk havayla karşılaşır ve çökerek parlak haleyi oluşturur. Bu çöken don, örtülmemiş kum bölgesi genişledikçe tekrar buharlaşır; döngü birçok kez tekrar eder.
Avrupa Uzay Ajansı
İken Avrupa Uzay Ajansı (ESA) henüz bir teori veya model formüle edilmemiştir, onlar don Yüceltme süreci görüntüleri gözlenen bir kaç önemli özelliklerle uyumlu olmadığını ifade etmişlerdir ve noktalar yeri ve şekli altında olduğunu Fiziksel bir açıklama ile ihtimaller, özellikle, çünkü kanallar, yerçekimine meydan okuyarak yokuş yukarı yaydıkları kadar yokuş aşağı yayılıyor gibi görünüyor.
varsayımsal biyolojik köken
Macar bilim adamlarından oluşan bir ekip, karanlık kumul noktalarının ve kanallarının, kışı buz örtüsünün altında geçiren fotosentetik Marslı mikroorganizmaların kolonileri olabileceğini ve ilkbaharın başlarında güneş ışığı direğe dönerken ışığın buza nüfuz ettiğini, mikroorganizmaların fotosentez yaptığını öne sürüyor. ve yakın çevrelerini ısıtın. Normalde ince Mars atmosferinde anında buharlaşan bir sıvı su cebi, üstlerindeki buz tarafından etraflarında tutulur. Bu buz tabakası inceldikçe mikroorganizmalar gri renkte görünür. Tamamen eridiğinde, hızla kururlar ve gri bir aureole ile çevrili siyaha dönerler. Macar bilim adamları, karanlık kumul lekelerinin uzay ve zamandaki oluşumunu ve evrimini açıklamak için karmaşık bir süblimasyon sürecinin bile yetersiz olduğunu düşünüyorlar. Kurgu yazarı Arthur C. Clarke , keşiflerinden bu yana bu oluşumları astrobiyolojik bir bakış açısıyla incelemeyi hak ettikleri için destekledi .
Çok uluslu bir Avrupa ekibi, örümceklerin yıllık buz çözme döngüleri sırasında kanallarında sıvı su varsa, yapıların UV güneş radyasyonundan korunurken belirli mikroskobik yaşam formlarının geri çekilip adapte olabileceği bir niş sağlayabileceğini öne sürüyor . İngiliz ve Alman ekipler , özellikle mekanizma sıvı su ve bir jeotermal enerji kaynağı içeriyorsa , organik madde , mikrop ve hatta basit bitkilerin bu inorganik oluşumlarla birlikte var olma olasılığını da göz önünde bulunduruyor . Bununla birlikte, jeolojik yapıların çoğunluğunun herhangi bir organik "Mars'ta yaşam" hipotezine başvurmadan açıklanabileceğini de belirtiyorlar. (Ayrıca bakınız: Mars'ta Yaşam .)
İniş görevi
Görünür ve kızılötesi spektrumlarda alınan görüntüler dışında bu özellikler hakkında doğrudan bir veri yoktur ve şofben benzeri sistemleri incelemek için Mars Gayzer Hopper iniş aracının geliştirilmesi düşünülmektedir. Henüz resmi olarak teklif edilmedi veya finanse edilmedi.
Ayrıca bakınız
- Araknoid (astrojeoloji) – Venüs'te kökeni bilinmeyen büyük yapı
- Kaos arazisi – Kırık veya karışık arazinin ayırt edici alanı
- Mars Jeolojisi - Mars gezegeninin yüzeyinin, kabuğunun ve iç kısmının bilimsel çalışması
- Gezegensel jeoloji - Görünüşe göre yıldız nesnelerinin etrafında yörüngede bulunan astronomik nesnelerin jeolojisi
- Rille - Çatlak, özellikle Ay'da
- İsviçre peyniri özellikleri – Mars'ın güneyindeki buzul üzerindeki esrarengiz yüzey özellikleri
Referanslar
Dış bağlantılar
- Marslı "Örümcekler" fotoğraf deposu.
- Arthur C. Clarke, "Marslı Örümcek" özelliklerinde: 1