ESA’s Trace Gas Orbiter vindt water in Valles Marineris op Mars

Planeetwetenschappers hebben met behulp van het Fine Resolution Epithermal Neutron Detector (FREND)-instrument aan boord van de Trace Gas Orbiter van de ESA bewijs gevonden voor een erg hoge concentratie waterstof in de bodem van Chandor Chaos in het centrale deel van Valles Marineris.

Valles Marineris
Valles Marineris beslaat ongeveer 1/5de van de omtrek van Mars

Met TGO kunnen wetenschappers tot een meter diep onder het stoffige oppervlak kijken en zien wat er werkelijk onder het oppervlak van Mars gebeurt en, cruciaal, waterrijke “oases” lokaliseren die met eerdere instrumenten niet konden worden gedetecteerd.

FREND onthulde een gebied met een ongewoon grote hoeveelheid waterstof in het kolossale klovensysteem Valles Marineris. Ervan uitgaande dat de waterstof die we zien gebonden is aan watermoleculen, lijkt maar liefst 40% van het materiaal nabij het oppervlak in deze regio water te zijn.

De onderzoekers analyseerden FREND-gegevens die tussen mei 2018 en februari 2021 werden verkregen en die het waterstofgehalte van de bodem van Mars in kaart brachten door neutronen te detecteren in plaats van licht.

Neutronen worden geproduceerd wanneer zeer energetische deeltjes die bekend staan als “galactische kosmische straling” op Mars vallen. Drogere bodems stoten meer neutronen uit dan nattere en dus kan men afleiden hoeveel water er in een bodem is door te kijken naar de neutronen die het uitzendt.

De unieke waarneemtechniek van FREND zorgt voor een veel grotere ruimtelijke resolutie dan eerdere metingen van dit type waardoor men nu waterpartijen kan zien die nog niet eerder zijn gezien.

De onderzoekers ontdekten dat een centraal deel van Valles Marineris vol water zat, veel meer water dan men had verwacht. Dit lijkt erg op de permafrostgebieden van de Aarde waar waterijs permanent onder droge grond blijft bestaan vanwege de constante lage temperaturen.

Dit water kan voorkomen als waterijs maar het kan ook water zijn dat chemisch gebonden is aan andere mineralen in de bodem. Andere waarnemingen vertellen echter dat mineralen die in dit deel van Mars voorkomen meestal maar een paar procent water bevatten, veel minder dan blijkt uit deze nieuwe waarnemingen.

TGO vindt water in Valles Marineris
Valles Marineris strekt zich uit over dit frame, bedekt met gekleurde schaduwen die de hoeveelheid water vertegenwoordigen die in de bovenste meter grond is gemengd (variërend van lage hoeveelheden in oranjerood tot hoog in paarsblauwe tinten, zoals gemeten met het FREND-instrument van TGO). De gekleurde schaal onderaan het frame geeft de hoeveelheid “water-equivalent waterstof” (WEH) in gewichts-% (wt%). Zoals weerspiegeld op deze schalen tonen de paarse contouren in het midden van deze figuur het meest waterrijke gebied. In het gebied gemarkeerd met een “C” lijkt tot 40% van het materiaal nabij het oppervlak te bestaan uit water (in gewicht). Het gebied met de markering “C” is ongeveer zo groot als Nederland en overlapt met de diepe valleien van Chandor Chaos, een deel van het klovensysteem dat als veelbelovend wordt beschouwd in onze jacht op water op Mars. De onderliggende grijze arcering in deze afbeelding vertegenwoordigt oppervlaktetopografie en is gebaseerd op gegevens van de Mars Global Surveyor Laser Altimeter (MGS/MOLA). De assen rond het frame geven de locatie (breedtegraad en lengtegraad) op Mars aan. Credit: Mitrofanov et al., doi: 10.1016/j.icarus.2021.114805.

Over het algemeen verwacht men dat het waarschijnlijker is dat dit water in de vorm van ijs voorkomt. In dit gebied van Mars verdampt waterijs meestal vanwege de temperatuur en de druk in de buurt van de evenaar. Hetzelfde geldt voor chemisch gebonden water: de juiste combinatie van temperatuur, druk en hydratatie moet er zijn om te voorkomen dat mineralen water verliezen.

Dit suggereert dat er een speciale, tot nu toe onduidelijke mix van omstandigheden aanwezig moet zijn in Valles Marineris om het water te behouden, of dat het op de een of andere manier wordt aangevuld.

Deze bevinding is een geweldige eerste stap, maar er zijn meer waarnemingen nodig om zeker te weten met welke vorm van water men te maken heeft.

Ongeacht de uitkomst demonstreert de bevinding de ongeëvenaarde capaciteiten van de instrumenten van de Trace Gas Orbiter die wetenschappers in staat stellen om onder het oppervlak van Mars te kijken en onthult het een groot, niet al te diep, gemakkelijk te exploiteren waterreservoir in dit gebied van Mars.

De bevindingen worden gepubliceerd in het tijdschrift Icarus.

Artikel: I. Mitrofanov et al. 2022. The evidence for unusually high hydrogen abundances in the central part of Valles Marineris on Mars. Icarus 374: 114805; doi: 10.1016/j.icarus.2021.114805

Eerste publicatie: 19 december 2021
bron: diverse persberichten, ESA