Een oneindige modderstroom op Mars in een Nederlands vliegtuig

Als een voertuig op Mars rijdt zou het zonde zijn wanneer een Martiaanse modderstroom of lawine roet in het eten gooit. Meer kennis van dit soort ‘aard’verschuivingen is dus handig, alleen: de zwaartekracht op Mars is veel kleiner en we weten niet wat dat betekent voor die modderstromen. In een wereldwijd uniek experiment onderzoekt de Utrechtse aardwetenschapper dr. Lonneke Roelofs, in samenwerking met TU Delft, hoe zo’n modderstroom zich gedraagt bij een veel kleinere zwaartekracht.

Aan de faculteit Geowetenschappen van de Universiteit Utrecht bestudeert Lonneke Roelofs natuurrampen, zoals aardverschuivingen, modderstromen en rotslawines, op andere planeten. Eerder al onderzocht ze in het lab, in een speciale tank, hoe Martiaanse modderstromen zich gedragen bij een lagere luchtdruk. Nu zoekt ze het hogerop, om ook de lagere zwaartekracht in haar proefnemingen te kunnen betrekken. Tijdens een paraboolvlucht creëert ze aan boord van een vliegtuig de omstandigheden waarmee de zwaartekracht deels wordt opgeheven.

Aardse blik

Zo hoopt ze niet alleen meer te weten te komen over modderstromen op Mars, maar ook over de werking van modderstromen op onze eigen planeet. “We kijken door een ‘aardse’ bril naar dit soort zaken en dat is ook logisch, maar daarmee zien we misschien wel dingen over het hoofd,” legt Roelofs uit. “Dus door een normaal constante factor - in dit geval de zwaartekracht – te veranderen, kun je heel fundamenteel onderzoeken hoe de dynamiek van zo’n modderstroom werkt. Bovendien vallen je soms onverwachte zaken op wanneer je een vraagstuk op een compleet andere wijze benadert.”

Paraboolvlucht

Om Roelofs’ testapparatuur aan boord te foppen zal de piloot een parabooltraject vliegen waardoor de zwaartekracht gedeeltelijk wordt opgeheven. Dit soort proeven worden bijvoorbeeld uitgevoerd voor het trainen van astronauten onder gewichtloosheid, of voor het onderzoeken van de invloed van de zwaartekracht op biologische processen. Maar voor aardwetenschappelijke experimenten wordt dit soort vluchten bijna nooit uitgevoerd. Het tekent de vernieuwingsdrift van de planeetwetenschap in Nederland. “Als aardwetenschapper kun je ook planeten onderzoeken”, verduidelijkt Roelofs. “Ondanks dat het planeetonderzoek in Nederland bescheiden van omvang is, durf ik wel te stellen dat het niveau van wereldklasse is.”

Wastrommel

Om in het vliegtuig modderstromen en rotslawines te maken bouwt Roelofs een opstelling die je zou kunnen vergelijken met een wasmachine. “Eigenlijk draaien we de werkelijkheid om: in deze ronddraaiende opstelling kunnen we als het ware een oneindige berghelling simuleren waarbij de helling onder het puin door wordt getrokken, in plaats van dat het puin over de helling stroomt. Het resultaat is echter hetzelfde. En vervolgens meten we tijdens de vlucht hoe die modderstroom of puinlawine zich gedraagt bij een lagere zwaartekracht.”

Sensoren

De metingen komen vervolgens op drie manieren tot stand. Allereerst zitten er sensoren in de trommel. Die meten de stromingsdikte van de modderstroom. Ook zijn er sensoren buiten de trommel aangebracht. Die registreren het gewicht van de modderstroom en ook de richting en grootte van de zwaartekracht. Die laatste meting is nodig omdat de oriëntatie van het vliegtuig verandert gedurende het parabooltraject en de sensoren van het vliegtuig zich aan boord op een andere plek bevinden dan het experiment. Voor dit verschil wordt achteraf gecorrigeerd. Tenslotte wordt het experiment ook gefilmd.

Vliegend laboratorium

De test wordt uitgevoerd in het PH-LAB. Deze Cessna Citation II, een tweemotorig straalvliegtuig, is het onderzoeks- en onderwijsvliegtuig van de TU Delft. Dit lab maakt onderdeel uit van het Kennisnetwerk Planeetonderzoek, waardoor het voor Nederlandse planeetonderzoekers mogelijk is om in dit unieke vliegende laboratorium hun metingen te verrichten. Naast de piloten-onderzoekers Hans Mulder en Tjipke van Netten vliegen er nog vier mensen mee: uiteraard Lonneke Roelofs zelf, haar collega dr. Tjalling de Haas, planeetonderzoeker dr. Sebastiaan de Vet van de TU Delft en technicus Arjan van Eijk uit Roelofs’ lab. De totale vlucht zal ongeveer een uur duren: van Rotterdam Airport naar de testzone waar de onderzoekers veilig hun proefnemingen kunnen uitvoeren en weer terug. De experimenten staan gepland voor woensdag 18 en donderdag 19 juni.  Na de 1^e vlucht moet de testopstelling eerst weer worden ingeregeld en eventueel ook aangepast. Mocht op een van beide dagen de vlucht niet kunnen doorgaan, bijvoorbeeld bij slecht weer, dan is er nog een uitwijkmogelijkheid naar vrijdag 20 juni.

Tekst gaat verder onder video's

Beurs

Het onderzoek naar modderstromen bij een lagere zwaartekracht is een samenwerking tussen de Universiteit Utrecht en TU Delft als onderdeel van het Kennisnetwerk Planeetonderzoek. Het doel van dit kennisnetwerk is om onderzoekers uit verschillende vakgebieden binnen het planeetonderzoek met elkaar en met de industrie te laten samenwerken, voor te bereiden op nieuwe satellietmissies en de gemeenschap als geheel zichtbaar te maken. Het netwerk heeft hiervoor financiering van het Netherlands Space Office ontvangen. Meer informatie is te vinden op www.planeetonderzoek.nl.