NAUKA I ASTRONOMIA

Fale uderzeniowe meteorytów wywołują lawiny pyłu na Marsie

Lawina pyłu wokół kraterów na Marsie wydaje się być rezultatem fali uderzeniowej poprzedzającej rzeczywiste zderzenie – do takich wniosków dochodzą badania prowadzone przez jednego ze studentów na Uniwersytecie w Arizonie. Zespół badaczy uznał, że kiedy meteoryt obraca się w kierunku zapylonej powierzchni Czerwonej Planety, podnosi ów pył i może spowodować jego osuwanie się jeszcze zanim krążąca w przestrzeni skała faktycznie uderzy o grunt.

„Spodziewaliśmy się, że niektóre smugi kurzu, które widzimy na stokach są spowodowane przez wstrząsy sejsmiczne podczas uderzenia”, powiedział Kaylan Burleigh, który prowadzi badania w ramach tego projektu. „Byliśmy bardzo zdziwieni, kiedy odkryliśmy, że wygląda to jak fala uderzeniowa w powietrzu i to ona jest impulsem do zrywania się lawin pyłu, jeszcze przed faktycznym zdarzeniem”.

Ponieważ rzadka atmosfera Marsa, która jest około 100 razy mniej gęsta od atmosfery Ziemi (w której spalą się lub rozpadną małe skały zanim uderzą o powierzchnię Ziemi), nie ma takiego wpływu na wpadające w nią obiekty – większość skał dociera do marsjańskiej powierzchni nienaruszona.

Każdego roku pojawia się blisko 20 świeżych kraterów o rozpiętości 1 do 50 metrów, które są rejestrowane przez obrazy kamery HiRISE zamontowanej na sondzie Mars Reconnaissance Orbiter. Naukowy Eksperyment Obrazów Wysokiej Rozdzielczości (The High Resolution Imaging Science Experiment) – inaczej HiRISE jest kierowany przez Księżycowe i Planetarne Laboratorium na Uniwersytecie w Arizonie. Prace związane z fotografowaniem marsjańskiej powierzchni rozpoczęły się w 2006 roku, odkrywając miejsca mniejsze nawet niż 1 metr szerokości.

W ramach bieżących badań, zespół skupił się na gromadzie pięciu dużych kraterów, które zostały uformowane w jednym zderzeniu w pobliżu równika Marsa, około 825 kilometrów na południe od granicy skarpy Olympus Mons – najwyższej góry w układzie słonecznym. Poprzednie obserwacje wykonane przez sondę Mars Global Surveyor, która fotografowała Marsa przez dziewięć lat – do 2006 roku, ukazała, że ta gromada została odciśnięta w pyłowej powierzchni pomiędzy majem 2004, a lutym 2006 roku.

Rezultaty badań, które na nowo podjął Burleigh pod kierownictwem byłego profesora Uniwersytetu w Arizonie, zostały opublikowane w dzienniku planetologii Icarus. Poprzednie badania interpretowały jasne i ciemne smugi na marsjańskim krajobrazie jako zwykłe osuwanie się ziemi, jednak żadne z nich nie mogło być powiązane z taką ilością zderzeń.

Autorzy interpretują tysiące tras ciemnych smug na zboczach grzbietów jako lawiny pyłu spowodowane uderzeniem. Największy krater w gromadzie ma 22 metry średnicy i zajmuje mniej więcej obszar porównywalny w boiskiem do koszykówki. Najprawdopodobniej grupa kraterów została uformowana przez rozbity w atmosferze meteoryt i jego fragmenty uderzyły w powierzchnię niczym strzał ze strzelby.

Wąskie, relatywnie ciemne smugi wahają się od kilku do około 50 metrów i rozrzucone są wokół miejsca zderzenia.

„Ciemne smugi reprezentują materiał ukazany przez lawiny, również te wywołane przez powietrzny podmuch idący wraz z uderzeniem”, powiedział Burleigh. „Policzyłem ponad 100,000 lawin i eliminując te podwójne policzone, duplikaty doszedłem do liczby 64,948”.

Kiedy Burleigh przyjrzał się rozłożeniu lawin w okolicy miejsca zderzenia, zdał sobie sprawę, że ich liczba zmniejsza się wraz z odległością w każdym z kierunków, zgodnie z założeniem, że były one powiązane z samym uderzeniem.

Zauważył jednak parę charakterystycznych cech na powierzchni przypominających zakrzywiony sztylet, opisane później jako szable, rozciągające się od centrum krateru, w sposób jaki uderzenie spowodowało, że lawiny stały się widoczne.

„Te szable zasugerowały nam, że coś innego niż sejsmiczne wstrząsy spowodowały owe pyłowe lawiny”, powiedział Burleigh.

Kiedy meteor leci przez atmosferę z prędkością kilkakrotnie przewyższającą prędkość dźwięku, tworzy fale uderzeniową już w powietrzu. Przeprowadzając symulację takiej fali generowanej przez uderzenia na marsjańskiej ziemi, z użyciem komputera, zespół zaobserwował te same wzory szabli jakie zaobserwowano na miejscu zderzenia.

„Uważamy, że zakłócenia pomiędzy różnymi falami ciśnienia podnoszą pył i rozpoczynają ruch lawin. Te zakłócenia w odpowiednich regionach oraz same lawiny tworzą powtarzający się wzór”, mówi Burleigh. „Sprawdziliśmy inne miejsca uderzeń i zdaliśmy sobie sprawę, że kiedy widzimy lawiny, to przeważnie spostrzegamy dwie szable, a nie jedną. Obie wydają się być pod pewnym kątem do w stosunku do siebie. Ten wzór byłby trudny do wyjaśnienia opierając się jedynie na wstrząsach sejsmicznych”.

W przypadku braku ruchów płyt tektonicznych oraz erozji spowodowanych wodą, autorzy wywnioskowali, że małe uderzenia mogą mieć większy wpływ na formowanie marsjańskiej powierzchni, niż do tej pory uważano.

„Jest to część większej opowieści dotyczącej aktywności na powierzchni Marsa, która jest jak się dowiedzieliśmy odmienna niż do tej pory myśleliśmy”, powiedział Alfred McEwen – główny badacz projektu HiRISE i jeden ze współautorów omawianych badań. „Musimy zrozumieć, jakie działania są dzisiaj na Marsie, zanim będziemy mogli poprawnie interpretować, co może się zdarzyć, w innym klimacie i zanim zaczniemy szkicować porównania do naszej Ziemi”.

Przeczytaj także

Marsjańska woda – gdzie się podziała?

Alan O. Grinde

Czy Fobos dostarczy informacji o życiu na Marsie?

Alan O. Grinde

NASA monitoruje masywną burzę na Marsie

Alan O. Grinde

Zmiany klimatyczne Marsa powodowane przezez Słońce

Alan O. Grinde

Człowiek na Marsie w 2030

Alan O. Grinde

Znaczna część Marsa może być przyjazna dla życia

Alan O. Grinde