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A Lab-scale Investigation of the Mars Kieffer Model

Mc Keown, Lauren E. und Poston, Michael J. und Diniega, Serina und Portyankina, Ganna und Hansen, Candice J. und Aye, Klaus-Michael und Carey, Elizabeth M. und Scully, Jennifer E. C. und Piqueux, Sylvain und Shiraishi, Lori R. und Cruz, Sarah N. (2024) A Lab-scale Investigation of the Mars Kieffer Model. The Planetary Science Journal, 5 (9), Seite 195. Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.3847/PSJ/ad67c8. ISSN 2632-3338.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/PSJ/ad67c8

Kurzfassung

The Kieffer model is a widely accepted explanation for seasonal modification of the Martian surface by CO2 ice sublimation and the formation of a “zoo” of intriguing surface features. However, the lack of in situ observations and empirical laboratory measurements of Martian winter conditions hampers model validation and refinement. We present the first experiments to investigate all three main stages of the Kieffer model within a single experiment: (i) CO2 condensation on a thick layer of Mars regolith simulant; (ii) sublimation of CO2 ice and plume, spot, and halo formation; and (iii) the resultant formation of surface features. We find that the full Kieffer model is supported on the laboratory scale as (i) CO2 diffuses into the regolith pore spaces and forms a thin overlying conformal layer of translucent ice. When a buried heater is activated, (ii) a plume and dark spot develop as dust is ejected with pressurized gas, and the falling dust creates a bright halo. During plume activity, (iii) thermal stress cracks form in a network similar in morphology to certain types of spiders, dendritic troughs, furrows, and patterned ground in the Martian high south polar latitudes. These cracks appear to form owing to sublimation of CO2within the substrate, instead of surface scouring. We discuss the potential for this process to be an alternative formation mechanism for “cracked” spider-like morphologies on Mars. Leveraging our laboratory observations, we also provide guidance for future laboratory or in situ investigations of the three stages of the Kieffer model.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226182/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A Lab-scale Investigation of the Mars Kieffer Model
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mc Keown, Lauren E.Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91011, USAhttps://orcid.org/0000-0003-1284-9055NICHT SPEZIFIZIERT
Poston, Michael J.Southwest Research Institute, San Antonio, TX 78238, USAhttps://orcid.org/0000-0001-5113-1017NICHT SPEZIFIZIERT
Diniega, SerinaJet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91011, USAhttps://orcid.org/0000-0003-3766-2190NICHT SPEZIFIZIERT
Portyankina, Gannaganna.portyankina (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1323-8195224145803
Hansen, Candice J.Planetary Science Institute, Tucson, AZ 85719, USAhttps://orcid.org/0000-0001-5863-299XNICHT SPEZIFIZIERT
Aye, Klaus-MichaelFreie Universität Berlin, Kaiserswerther Str, 16-18, Berlin, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-4088-1928NICHT SPEZIFIZIERT
Carey, Elizabeth M.Airborne Snow Observatories, Crowley Lake, CA 93546, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scully, Jennifer E. C.Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91011, USAhttps://orcid.org/0000-0001-7139-8050NICHT SPEZIFIZIERT
Piqueux, SylvainJet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91011, USAhttps://orcid.org/0000-0003-0485-2908NICHT SPEZIFIZIERT
Shiraishi, Lori R.Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91011, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cruz, Sarah N.Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91011, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2024
Erschienen in:The Planetary Science Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:5
DOI:10.3847/PSJ/ad67c8
Seitenbereich:Seite 195
Verlag:Institute of Physics (IOP) Publishing
ISSN:2632-3338
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Mars, Kiegffer's model, CO2, seasonal processes, polar regions
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Mars Express HRSC
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetengeologie
Hinterlegt von: Portyankina, Ganna
Hinterlegt am:18 Aug 2026 12:10
Letzte Änderung:18 Aug 2026 12:10

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