Water op Mars zou sneller kunnen verdwijnen dan verwacht

Oceaan op Mars
Artistieke impressie van een primitieve oceaan op Mars waarvan astronomen denken dat die veel meer water bevatte dan de Arctische oceaan op Aarde. Het merendeel van dit water is later in de geschiedenis van Mars in de ruimte verdwenen. Credit: NASA/GSFC

De rode planeet verliest sneller water dan wat de theorie en oudere waarnemingen voorspellen. Het geleidelijk verdwijnen van water (H2O) vindt plaats in de bovenste lagen van de atmosfeer van Mars. Zonlicht en chemische reacties zorgen voor het uiteenvallen van watermoleculen tot waterstof en zuurstofatomen. De zwakke aantrekkingskracht van Mars kan niet voorkomen dat deze moleculen en atomen in de ruimte verdwijnen. Deze verrassende ontdekking helpt bij de verklaring waarom Mars een woestijnwereld is.

Tegenwoordig is Mars een koude en droge wereld maar kronkelende rivierbeddingen en opgedroogde meren suggereren dat Mars miljarden jaren geleden grotendeels bedekt is geweest met water. Wat er nog aan water over is, is bevroren en ligt opgesloten aan de polen van de planeet. Deze polen bevatten vermoedelijk minder dan 10% van de totale hoeveelheid water die er ooit over het oppervlak van de planeet heeft gestroomd.

Eerder onderzoek wees ook al op het verdwijnen van het water via de atmosfeer van Mars. Ultraviolette straling van de Zon breekt in de bovenste lagen van de atmosfeer water af. Hieruit ontstaan waterstof en zuurstof. Omdat Mars maar een geringe aantrekkingskracht heeft (slechts 40% van de aantrekkingskracht van de Aarde) en waterstof het lichtste element is verdwijnt het grotendeels in de ruimte.

Recent onderzoek suggereert dat grote hoeveelheden water regelmatig tot in de bovenste lagen van de atmosfeer doordringen. Om deze gebeurtenissen te onderzoeken analyseerden astronomen de gegevens van de Europese Trace Gas Orbiter die om Mars draait. De wetenschappers richtten zich op de manier waarop water in de atmosfeer van mars in de jaren 2018 en 2019 was verdeeld

Ze ontdekten dat veranderingen in de seizoenen een sleutelrol spelen bij het bepalen hoe waterdamp in de atmosfeer van Mars was verdeeld. Tijdens de warmste en stormachtigste periode van het Marsjaar raakten grote delen van de atmosfeer oververzadigd met 10 tot 100 * meer waterdamp dan bij de betreffende temperatuur theoretisch mogelijk is. Hierdoor kon water in de bovenste delen van de atmosfeer terechtkomen. Deze enorm hoge verzadingsgraad is nergens anders in het zonnestelsel waargenomen.

De onderzoekers waren verrast dat dergelijke grote hoeveelheden waterdamp de bovenste lagen van de atmosfeer konden bereiken. Voorheen werd aangenomen dat de lage temperatuur zou zorgen voor een beperking en dat water als wolken zou condenseren.

Als zonlicht de grote voorraden ijs aan de polen van Mars verlicht dan komt er waterdamp vrij. Deze moleculen water wordt door de wind naar grote en koudere hoogtes getransporteerd. Daar kunnen ze in de aanwezigheid van stofdeeltjes condenseren tot wolken en wordt een snel en massaal transport van water naar grotere hoogtes voorkomen. Dit proces is gelijk aan het proces op Aarde. Maar op Mars wordt die condensatie vaak gehinderd. De atmosfeer is dus vaak oververzadigd met waterdamp waardoor er nog meer water kan doorstromen hoog in de atmosfeer. Op dergelijke hoogtes zorgt ultraviolette straling van de Zon er voor dat water in zijn betreffende moleculen (waterstof en zuurstof) uit elkaar valt. De ontdekking van een sterk verhoogde hoeveelheid waterdamp op extreme hoogtes suggereert dat een nog grotere hoeveelheid waterstofatomen en zuurstofatomen uit de atmosfeer naar de ruimte kunnen ontsnappen waardoor het verlies aan water op Mars op de lagere termijn wordt versterkt. Credit: NASA

Als waterdamp regelmatig zo hoog in de atmosfeer van Mars kan komen zonder dat het door condensatie wordt tegengehouden dan lijkt het erop dat het ontsnappen van water veel efficiënter gebeurd dan tot nu toe werd aangenomen.

Toekomstig onderzoek kan veel beter berekenen hoeveel water er in de bovenste lagen van de atmosfeer terechtkomt. Wetenschappers kunnen dan nog beter begrijpen hoe waterdamp naar de ruimte kan ontsnappen.

De resultaten van dit onderzoek werden op 9 januari 2020 in het tijdschrift Science gepubliceerd.

 

Eerste publicatie: 11 januari 2020
Bron: space.com & anderen