Billeder af hjulsporene fra Roveren som kørte rundt på Mars’ støvede overflade, viser, at mens overfladelaget er rødt, er det underliggende materiale ofte mørkegråt. Ud fra farverne kan det tolkes, at lagene stammer fra hhv. Fe (III) og Fe (II) forbindelser. Det ville være nemt at forklare oxideringen af Fe (II) til Fe (III), hvis der var rigelige mængder vand på Mars. Men Mars er i dag en meget tør planet, og spørgsmålet er, hvordan Fe (II) kan oxideres i Mars-miljøet uden tilstedeværelsen af vand.
Heterogen oxidering af Fe (II) i et Mars-lignende miljø kunne bidrage til en forklaring. Dette er blevet undersøgt via vindbaserede fysisk/kemiske eksperimenter.
Vores forskning koncentrerer sig om at udforske den kemiske konsekvens af materialetransport i en atmosfære med meget lave koncentrationer af vand og ilt. Da de kemiske reaktioner er langsomme, er det umuligt at gennemføre eksperimenter med månedlange forsøg i vindtunnelen. Istedet har vi efterlignet vindens bevægelse ved langsom rotation (ca. en Hz) af et reaktionskammer, dvs. en lukket beholder med forskellige mineraler i en veldefineret atmosfære. Bevægelsen får mineralkornene til at støde mod hinanden og kollidere med væggen i reaktionskammeret, hvilket gør det muligt for kemiske reaktioner at opstå.
Reaktionskammeret, der er konstrueret til simulering af saltationsprocessen er en mekanisk rotationscylinder (en tumbler), Figur 1, hvor hastigheden kan varieres, og tryk og temperatur i de individuelle beholdere overvåges løbende.
Teknikken har været brugt til at undersøge oxidering af magnetit (Fe3O4) til hæmatit (Fe2O3) [1].
Figur 2 viser et reaktionskammer af glas, hvor det oprindelige indhold af magnetit (sort) efter flere måneders rotation er blevet delvist omdannet til hæmatit (rødlig). Tilstedeværelsen af hæmatit er bekræftet af Mössbauer-og XRD-målinger. Reaktionen kræver ikke vand og ilt, hvilket gør den til en mulig årsag til Mars’ rødlige farve, som vi, fra in-situ målinger, ved, skyldes hæmatit dannet i et miljø uden vand [1].
Aktuel forskning fokuserer på at finde mekanismer der kan forklare tilstedeværelsen af oxidanter på Mars' overflade.
Simuleret saltationsteknik blev også anvendt i sedimentgasreaktionsforsøg. Resultater fra MSL Roveren indikerer meget hurtig variation i målt koncentration af methan i atmosfæren. Koncentrationen varierer meget hurtigere på Mars end kendt fra Jorden. Vores simuleringsforsøg med tumbling af kvarts i en metanatmosfære viser, at trykket falder i flere måneder. Ved anvendelse af 13C-methan i eksperimentet kan vi bruge NMR-spektroskopi, hvilket viser, at methyl er fanget på aktiverede Si-atomer ved overfladen af kvarts (Figur 3). Den kemiske binding er meget stabil og ødelægges ikke, før temperaturen er over 250° C.
[1] Merrison J. P. et al., (2010) Icarus 205(2), 716
[2] Goetz et al., (2005) Nature (236)
[3] (Jensen, S.K.( 2014) Icarus, 236, 24-27)
