Overfladekemiske processer

Deltagere: Svend Knak Jensen, Haraldur Páll Gunnlaugsson, Jonathan P. Merrison, Per Nørnberg.

Baggrund
Billeder af hjulsporene fra Roveren  som kørte rundt på Mars’ støvede overflade viser at, mens overfladelaget er rødt, er det underliggende materiale 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. Problemstillingen følges op med vindbaserede 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 kan fremme en kemisk reaktion.

Teknikken har været brugt til at undersøge oxidering af magnetit (Fe3O4) til hæmatit (Fe2O3) [1]. Figur 1 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 [2].



Aktuel forskning fokuserer på at finde mekanismer der kan forklare tilstedeværelsen af oxidanter på Mars' overflade.

Figur 1. Et reaktionskammer med magnetit (sort) og hæmatit (rødlig).  

Referencer
[1] Merrison J. P. et al., (2010) Icarus 205(2), 716.
[2] Goetz et al., (2005) Nature (236), 62.