Stel je voor, een rivier murmurerend die over stenen en kiezels stroomt - de stroom voert soms stenen vooruit langs het kanaal.
Stel je nu deze scène op Mars voor.
Volgens een nieuwe studie is dit geen fictie. Een nieuwe studie bestudeerde het model van erosie van gesteenten op Mars en bepaalde dat ze water dreven voor ongeveer 30 mijl op de Rode Planeet.
Volgens de meest recente gegevens van Mars kunnen we aannemen dat de planeet vandaag een kleine hoeveelheid vloeibaar water heeft, deze studie is gebaseerd op een gedetailleerde analyse van afbeeldingen die zijn gemaakt van NASA's Mars Curiosity rover in 2012 en die spreekt over een veel vochtiger wereld met de huidige rivieren in de afgelopen planeet.
Op de afbeeldingen van de rover zijn de kleine steentjes op de planeet te zien, en met een ongewoon gladde en afgeronde vorm. Volgens geofysicus Douglas Dzherolmak en zijn collega Gabor Domokos, wiskundige van de Boedapest University of Technology and Economics, waren de details van de rotsformaties genoeg om hun geschiedenis te begrijpen.
'Duizenden jaren geleden dacht Aristoteles na over de kiezels op het strand en hoe die zijn afgerond. Maar tot voor kort was de beschrijving van de kiezelsteenvorm niet accuraat, en we hadden geen basisbegrip van het afrondingsproces, "zei Jerolmak, universitair hoofddocent bij het departement Aard- en milieukunde aan de Penn School of Arts and Sciences. Hoe kan de vorm van een kiezelsteentje zijn verleden onthullen? Het antwoord ligt in de wiskunde.
Terwijl Jerolmak de geofysica van de kiezels van Mars analyseerde, maakte Domokos enkele beslissende conclusies op basis van zijn eerdere onderzoek naar de directe verbinding tussen de beweging van een voorwerp en zijn vorm. Omdat steentjes onderhevig zijn aan natuurlijke slijtage, was Domokos in staat om een geometrisch model te bedenken dat laat zien hoe de vorm en massa van de steen veranderen ten opzichte van een ander voorwerp van vergelijkbare afmetingen.
Het team testte het geometrische model op de gegevens die ze verzamelden voor hun tests van terrestrische erosie. Eerst draaiden ze kalksteenfragmenten in een trommel in het laboratorium en registreerden veranderingen in de vorm van de stenen en gewichtsverlies in de tijd. Ze verkenden vervolgens stenen en kiezels in een bergrivier in Puerto Rico.
"We zijn begonnen in de bovenloop, waar stukjes rots van de muren zijn afgebroken en stroomafwaarts zijn gegaan," zei Jerolmak. "Om de paar honderd meter kregen we duizenden rotsen, namen foto's van hun silhouetten en registreerden het gewicht."
Ten slotte voerden ze een soortgelijke analyse uit van het sediment uit de kegels aan de monding van een kloof in New Mexico. Deze kenmerken van waaiervormige sedimentpatronen lijken op die van Mars, waar afbeeldingen van steentjes werden gemaakt door de Curiosity rover. De gegevens van alle drie experimenten op de grond kwamen overeen met het door Domokos ontwikkelde geometrische model - ze bewees dat het veilig is om het model alleen te gebruiken om de bewegingsafstand van kiezelstenen te bepalen op basis van de vorm.
Door het model van Domokos op de contourgegevens van de kiezels van Mars te gebruiken, stelde het team vast dat de stenen ongeveer 20 procent van hun volume verloren. Na de wijziging (reductie) van de zwaartekracht van Mars konden ze berekenen dat de steentjes ongeveer 50 kilometer of ongeveer 30 mijl van hun bron aflegden.
Wat zou deze bron kunnen zijn? Op basis van Jerolmans schattingen van gesteentesamenstelling en andere gegevens, zoals de richting van de waterstroming, wordt aangenomen dat de bron een krater was die zich op ongeveer 30 kilometer afstand (in een rechte lijn) bevond.
Het werk van het team is belangrijk, niet alleen om te getuigen van lang vervlogen rivieren van Mars, maar ook voor technologie die kan worden toegepast op de stenen die hier worden gevonden, thuis - en ver weg op andere planeten.
"Nu hebben we een nieuwe tool die kan worden gebruikt om oude omgevingen op aarde, Mars en andere planeetachtige lichamen te herstellen," zei Jerolmak.
