Zonnestelsel Nieuws

Heeft Mars zijn water onder het oppervlak verstopt?

De noordpoolkap van Mars
Deze opname van Mars toont de noordelijke ijskap van de planeet. Credit: ISRO / ISSDC / Emily Lakdawalla.

 

De gangbare theorie zegt dat er vroeger water voorkwam op Mars maar dat dit langzaam naar de ruimte is weggelekt. Een nieuw onderzoek trekt deze aanname in twijfel en biedt een alternatief scenario waarin de rode planeet een groot deel van zijn water heeft behouden. Alleen kunnen wij het niet zien.

Volgens nieuw onderzoek dat onlangs in Science is gepubliceerd bevindt er zich in mineralen onder het oppervlak van Mars een onverwacht grote hoeveelheid water. Dit onderzoek suggereert dat 30% tot 99% van het oorspronkelijke water op Mars behouden is gebleven.

Tegelijkertijd zeggen de auteurs dan de heersende theorie over het weglekken van Marswater naar de ruimte, een gevolg van de lage zwaartekracht van mars, niet helemaal klopt en dat hun nieuwe theorie een belangrijke tekortkoming heel aardig oplost. De resultaten van hun onderzoek werden op 15 maart op de 52ste Lunar and Planetary Science Conference gepresenteerd.

We weten dat Mars ooit bedekt was met stromend water. Dit blijkt uit de overblijfselen van diepe oceaanbekkens, meren, stromende rivieren en ontzagwekkend grote tsunami’s. Het totale volume water dat vroeger op het oppervlak van Mars voorkwam wordt geschat op de helft van het totale volume van de Atlantische Oceaan. Dat was miljarden jaren geleden het geval maar het meeste van dit water lijkt weg te zijn en de kleine hoeveelheid die overblijft heeft zich teruggetrokken in de poolijskappen en (mogelijk) in ondergrondse reservoirs.

Maar zoals Scheller, een van de onderzoekers, in een NASA-verklaring uitlegt verklaart het atmosferische verlies van Marswater niet volledig de gegevens die men heeft over hoeveel water er ooit op Mars voorkwam.

Essentieel in elke studie over de geschiedenis van water op Mars is de waargenomen verhouding tussen deuterium en waterstof (de ratio D/H), die doorgaans wordt gebruikt om de theorie van atmosferisch verlies te ondersteunen. Water bestaat uit waterstof en zuurstof maar een zeer klein aantal waterstofatomen bestaat als deuterium. Dit is ook wel bekend als “zwaar waterstof” vanwege een extra neutron, naast het standaard proton, in de atoomkern. Normaal waterstof, 99,98% van alle waterstof, kan gemakkelijk ontsnappen aan de lage zwaartekracht op Mars en uitspoelen in de ruimte. Voor deuterium gaat dit niet op. Dienovereenkomstig zou Mars een overschot aan deuterium moeten hebben en dit klopt ook met de waarnemingen.

Het probleem is, volgens de auteurs, dat het momenteel waargenomen gehalte aan atmosferisch waterverlies te laag is en dat dit proces niet exclusief verantwoordelijk kan zijn voor al het historische waterverlies via de atmosfeer. In plaats daarvan beweren Scheller en haar collega’s dat, naast een klein verlies door de atmosfeer, het oeroude water van Mars opgesloten kwam te zitten in mineralen in de korst. Samen kunnen deze twee mechanismen de waargenomen D/H-verhouding en het ontbrekende water verklaren.

Het bewijs voor deze hypothese werd ontleend aan het Planetary Data Systeem van de NASA dat dient als een algemene gegevensopslagplaats voor eerdere missies. In dit geval analyseerden de onderzoekers Mars-specifieke gegevens verzameld door telescopen, satellieten en marsrovers om historische watervolumes, hetzij in vloeibare, damp- of ijsvorm, op Mars te reconstrueren en om de chemische samenstelling van de atmosfeer en de korst te bestuderen.

Door onder verschillende omstandigheden simulaties uit te voeren toonden de onderzoekers aan dat Mars veel van zijn water verloor tijdens de zogenoemde Noachiaanse periode, ongeveer 4,1 miljard tot 3,7 miljard jaar geleden, en dat 30% tot 99% van dit oeroude water werd bedolven onder de korst, met de rest verdwaalt in de ruimte, in een bevinding die de momenteel waargenomen D/H-verhouding respecteert.

Het proces dat verantwoordelijk is voor het verdwijnen van het water op Mars staat bekend als hydratatie van de korst. Chemische verwering veroorzaakt door het vermengen van gesteente en water zorgt voor klei en drassige mineralen. Dit gebeurt zowel op Aarde als op Mars zoals blijkt uit bodemwaarnemingen van de Curiosity rover van de NASA. Het lot van deze mineralen speelde zich echter anders of op de twee planeten.

De gehydrateerde materialen op onze eigen planeet worden voortdurend gerecycled via plaattektoniek. Omdat er metingen zijn van verschillende ruimtesondes weet men dat die recycling op Mars niet plaatsvindt en dus zit het water nu opgesloten in de korst of is het verloren gegaan in de ruimte.

Volgens onderzoekers die niet betrokken zijn geweest bij deze studie maken Scheller en haar collega’s gewaagde maar nieuwe en intrigerende veronderstellingen. De huidige basis over het oude klimaat van Mars komt van een vergelijking met de Aarde en een aspect van de evolutie van Mars dat verschilt van de Aarde zijn de vulkanen die het grootste zijn in het zonnestelsel. Door te modelleren hoe groot de uitwisseling is tussen waterreservoirs nabij het oppervlak en die in de rotsachtige korst zijn er verschillende plausibele scenario’s mogelijk waarin Mars ooit veel natter was dan we nu zien.

Volgens planeetwetenschappers van de NASA is het een heel interessant artikel waarin verschillende mechanismes en modellen worden gecombineerd om het lot van het water op Mars te verklaren. Er zitten enkele grote onzekerheden in de modelparameters waardoor er een groot scala aan mogelijke scenario’s denkbaar is maar het is volgens NASA belangrijk dat ze testbare voorspellingen opleveren die in de toekomst geverifieerd kunnen worden. Het artikel kan dan ook een grote bijdrage leveren aan toekomstig onderzoek naar de geschiedenis van het water op de rode planeet.

De onlangs op Mars gearriveerde Perseverance rover zou een bijdrage kunnen leveren aan het onderzoek. De Perseverance begint binnenkort aan zijn wetenschappelijke werk in de Jezero-krater, de plek waar een voormalig meer en rivierdelta samenkomen. Bewijs om deze nieuwe theorie te ondersteunen zou vanuit dit gebied geleverd kunnen worden. Perseverance zal de komende twee jaar de Jezero-krater onderzoeken.

Voor toekomstige kolonisten op Mars is dit zowel goed nieuws als slecht nieuws. Het goede nieuws is dat Mars, althans in theorie, nog steeds veel water heeft. Het slechts nieuws is dat dit water, als het bestaat, is opgesloten in gehydrateerde materialen zoals klei. Wonen op Mars zou al moeilijk genoeg zijn maar het ontwikkelen van de infrastructuur voor het delven, extraheren en reinigen van het water dat uit deze mineralen wordt gehaald is gecompliceerd en duur.

Artikel: Long-term drying of Mars by sequestration of ocean-scale volumes of water in the crust

 

 

Eerste publicatie: 22 maart 2021
Bron: diverse persberichten