Gruppeleder: Jonathan P. Merrison

Baggrund

Mars, set fra Hubble rumteleskop

Mars er dækket af et lag fint rødt støv, som giver planeten sin karakteristiske farve. Dele af støvet er altid løftet op i atmosfæren, hvor det er bestemmende for vejrforholdene, og nogle gange er der så meget støv i atmosfæren, at den efterlader planeten i mørke. Oprindelsen af dette støv kendes ikke fuldt ud, og man har heller ikke tilbundsgående kendskab til de fysiske, kemiske og geologiske egenskaber.

Ved at udvikle nye målemetoder og modeller og teste dem i stadig forbedrede simulatorer, så som vindtunnelen, kan vi få en bedre og bedre forståelse af støvforholdene på Mars, og derigennem bidrage til at løse nogle af de grundlæggende mysterier: Var Mars engang som Jorden? Kunne der have været liv?

Eksperimentelle faciliteter

Udviklingen af vindtunnelen har været en central del i den forskning. Vindtunnelen er den eneste af sin slags i verden. Den består af den egentlige vindtunnel, der er indesluttet i et stort trykkammer, så man kan kontrollere trykket, gassammensætningen, temperaturen og vindforholdene. Ved at justere på disse faktorer kan man reproducere forholdene på Mars meget nøjagtigt. Ud over at skabe Mars-forhold i tanken kan man blæse Mars-analog støv ind for at efterligne forholdene i Mars' atmosfære. Man kan dermed lave forsøg eller teste instrumenter under forhold der svarer til planetens støvfyldte atmosfære, inden de sendes afsted til Mars. Vindtunnelen bliver også brugt til at undersøge de forskellige Mars-analogers fysiske egenskaber.(se: Marslab' faciliteter).

Et andet Mars-kammer (atmosfære-kammeret) kan bruges til at undersøge andre forhold ved Mars' overflade. I dette kan man ligeledes styre temperatur, tryk og gassammensætning, som løbende kan kontrolleres vha. en restgasanalysator. Derudover kan man, ved hjælp af en UV-lampe, bruge kammeret til at simulere den kraftige stråling ved Mars' overflade og dermed undersøge den påvirkning strålingen har på overfladeforholdene som f.eks. oxidation af jern(+II), vand og varmetransport gennem forskellige jordlag.

Mål

Ved at udvikle og forbedre Mars-analogerne samt simuleringen af overfladeforholdene håber vi at øge forståelsen af de fysiske processer, der finder sted på Mars. Det har vist sig at være vigtigt for tolkinigen af observationerne lavet på Mars, såvel som for udviklingen af nye instrumenter (eksperimenter) til kommende Mars-landere. Nuværende forskningsprojekter er bl.a.:

• Aerodynamik (computermodellering og vindtunnel-simulering)
• Elektrisk opladning og afladning af støvet
• Magneteksperimenter på landerne (nuværende, tidligere og fremtidige)
• Støvkorns evne til at klæbe til hinanden og danne større aggregater
• Vandtransport gennem Mars' overfladelag

Disse projekter har ikke kun videnskabelige mål, men er også vigtige, når man skal sikre sig at de instrumenter, der sendes til Mars fungerer. Støv er nemlig en af de største farer for en lander.

Forskellige komponenter til Beagle 2 efter test i vindtunnelen

Da vindforholdene på Mars varierer meget, gør det det svært at lave aerodynamiske modeller for Mars' overflade. I kombination med vindtunnelforsøgene er der blevet udviklet computermodeller, som kan beskrive vindstrømmene. Kendskab til egenskaberne af støvet, der er i atmosfæren, giver mulighed for at forudsige støvets opførsel. Helt specifikt er man interesseret i hvordan det sætter sig og endnu vigtigere hvor. Desuden ser man på hvordan støvtransporten foregår og på erosionseffekter.

Støvs evne til at samle sig i større aggregater og splitte op igen, bevægelse i atmosfæren samt de elektriske udladninger støvkorn imellem er måske flere sider af samme sag: Den elektriske opladning af det støv, der er løftet op i atmosfæren. Vi er igang med at undersøge og kvantificere denne opladning af Mars' analogstøv.

Støvbolde dannet under forsøg i vindtunnelen

Hvordan støvet lægger sig på overfladen har betydning for vanddiffusion gennem overfladelaget, og har derfor indflydelse på mulighederne for liv. Bevis for forholdsvis nye flodlejer (Mars Global surveyor) samt det sandsynlige fund af vand tæt på overfladen vha. neutronspredning, har fremprovokeret spekulationer om mulighederne for flydende vand lige under overfladen. Flydende vand kan faktisk være stabil ved temperaturer og tryk som på Mars, hvis bare fugtigheden er tilstrækkelig høj. Et fint støvlag kan bevirke at diffusionen af fugt nedsættes drastisk og kan derfor virke som en barriere, som holder fugtigheden oppe under det tynde støvlag.

Dette er nogle af de fysiske problemstillinger omkring Mars-overfladen, som vi beskæftiger os med ved Mars simulerings laboratoriet i Århus. Det er vores mål at forbedre simuleringen af Mars, så man kan få en bedre videnskabelig forståelse af de processer, der gør sig gældende på Mars.