Na horním obrázku uprostřed je vidět zelená nebo modrá oblast, která je čerstvě zmrzlá. Tmavé šmouhy jsou sypající se písek. (kliknutím získáte větší rozlišení) Zdroj: NASA.
Písečné duny poblíž okraje severní polární čepičky byly poprvé pozorovány v 70. letech. Tyto písečné duny se považovaly za dlouhodobě stabilní a odhadovalo se, že byly do dnešní podoby vytvarovány na už začátku poslední éry vývoje Marsu – Amazoniánu, nepozději však před 30 000 lety. Předpokládalo se, že je tvoří nejen písek, ale také vodní led, případně zmrzlý kysličník uhličitý (suchý led). Vodní led a suchý led jsou dominantní složky bílých polárních čepiček, viditelných i ze Země.
Nové snímky s vyšším rozlišením z kamery HiRISE na sondě Mars Reconnaissance Orbiter vyslané NASA nám však vyprávějí jiný příběh.
Sonda HiRISE snímkuje Mars od března 2006. Ukázalo se, že v dunách probíhají rozsáhlé změny v podobě sesuvů nebo naopak návanů nového materiálu. Na změnách terénu se podílí i sublimující a opět mrznoucí kysličník uhličitý. Když kysličník uhličitý rozmrzne a vysublimuje, zbylý písek se sesype. Uvážíme-li rozměry dun, dá se to přirovnat k lavině. Plynný kysličník uhličitý přispívá k neklidu marsovského ovzduší: větry, které místně zvýšený tlak plynu vyvolává, jsou natolik silné, že dokážou vytvářet nové duny.
Co je dále překvapující, zdá se, že strže a rokle v dunách v průběhu marsovských let mizí. Podle dosavadních modelů klimatu na Marsu by větry neměly být dost silné na to, aby unesly zrnka písku, a měření provedená sondou Phoenix a vozítky Spirit and Opportunity na povrchu Marsu podporují tuto domněnku.
K odpovědi na otázku, zda k tak rozsáhlým změnám, jako jsou ty, které jsme pozorovali, dochází každý marsovský rok nebo jen jednou za více let, potřebujeme podle planetoložky Candice Hansenové více let pozorování.
Studie snímků ukázala, že dá-li se písek do pohybu v důsledku sublimace kysličníku uhličitého nebo silného větru, dokáže se dál pohybovat sám.
Pozorované změny by se docela dobře daly vysvětlit krátkými epizodami silných větrů způsobujících přemísťování materiálu; tento proces se nazývá poskakování dun. Avšak simulace vanoucích větrů na základě měření ze sondy Phoenix na povrchu Marsu ukazují, že vítr jen stěží a občas fouká tak silně, aby uvedl zrníčka písku do pohybu.
Článek Jaspera Koka, který se objeví v příštím čísle Physical Review Letters, navrhuje vysvětlení tohoto paradoxu: zrníčka písku se chovají podobně jako kulečníkové koule. Je mnohem obtížnější uvést do pohybu velkou hromadu takových koulí, avšak, když už se koule pohybují, jen tak něco je nezastaví. Jasper Kok se zabývá fyzikou atmosféry v National Center for Atmospheric Research v Boulderu v Coloradu. Kok použil upravený numerický model dříve používaný pro procesy na Zemi. Parametry pozemského prostředí změnil na marsovské. Zrnka písku mají často jen 0,1 mm v průměru. Narozdíl od jiných modelů Kok simuloval proces nazvaný „rozstřik“ (splashing), při kterém jedno letící zrnko písku zasáhne jiné letící zrnko ještě před tím, než dopadne zpátky na povrch. Předá mu tak část své kinetické energie. Tento numerický model je však obtížné simulovat v aerodynamickém tunelu (planetolog Robert Sullivan, Cornell University). Při nižší gravitaci na Marsu létají zrnka písku vlivem poryvu větru na větší vzdálenosti a do větších výšek nad povrch (i 1 metr). Je to něco podobného, jako kdybychom hráli golf na Měsíci. Setrvačná hmotnost zrnek je však stejná. Proto je proces „rozstřiku“ velmi účinný. Masa písku je na Marsu tekutější než na Zemi. Přitom na uvedení zrnek písku do pohybu stačí podle Kokova modelu poměrně malá rychlost. To také vysvětluje, proč jsou duny dlouhé často jen 100 m, zatímco starší numerické modely předpověděly jejich délku až 500 m.
Zdroj:
GOOSMAN, Lisa: Martian Dune Mystery Solved by Bouncing Sand Grains, Wired Science, 11. 2. 2011
GOOSMAN, Lisa: Mars’ Shifty Sand Dunes Knocked Down by Dry Ice, Wired Science, 3. 2. 2011
Northern Mars Landscape Actively Changing, Mars Today, 3. 2. 2011.
