Water. Het gaat altijd om het water als het gaat om het bepalen van het potentieel van een planeet om het leven te ondersteunen. Mars heeft mogelijk wat vloeibaar water in de vorm van af en toe zoute stromen langs kraterwanden, maar de meeste lijken te zijn opgesloten in poolijs of diep onder de grond verborgen. Zet vandaag een kopje met spullen klaar op een zonnige dag op Mars en afhankelijk van de omstandigheden kan het snel bevriezen of gewoon wegdampen in de ultradunne atmosfeer van de planeet.
Bewijs van overvloedig vloeibaar water in voormalige ondergelopen vlaktes en bochtige rivierbeddingen is bijna overal op Mars te vinden. NASA's Curiosity rover heeft minerale afzettingen gevonden die zich alleen vormen in vloeibaar water en kiezels, afgerond door een oude stroom die ooit over de vloer van de Gale-krater kronkelde. En daarin schuilt de paradox. Water lijkt 3 tot 4 miljard jaar geleden willens en wetens over de Rode Planeet te zijn gestroomd, dus wat is er vandaag aan de hand?
Geef de zwakke atmosfeer van Mars de schuld. Dikkere, sappigere lucht en de daarmee gepaard gaande toename van de atmosferische druk zou het water in die beker stabiel houden. Een dikkere atmosfeer zou ook de hitte insluiten, waardoor de planeet warm genoeg blijft om vloeibaar water te laten poolen en stromen.
Er zijn verschillende ideeën voorgesteld om de vermeende verdunning van de lucht te verklaren, inclusief het verlies van het magnetische veld van de planeet, dat dient als verdediging tegen de zonnewind.
Convectiestromen in de kern van gesmolten nikkel-ijzer genereerden waarschijnlijk de oorspronkelijke magnetische afweer van Mars. Maar ergens in de geschiedenis van de planeet stopten de stromingen ofwel omdat de kern afkoelde of werd verstoord door asteroïde inslagen. Zonder een karnende kern verdorde het magnetische veld, waardoor de zonnewind molecuul voor molecuul de atmosfeer kon wegnemen.
Zonnewind vreet de atmosfeer van Mars weg
Metingen van de huidige NASA MAVEN missie geven aan dat de zonnewind het gas elke seconde met een snelheid van ongeveer 100 gram (equivalent aan ongeveer 1/4 pond) wegtrekt. "Zoals de diefstal van een paar munten van een kassa elke dag, wordt het verlies in de loop van de tijd aanzienlijk", zegt Bruce Jakosky, hoofdonderzoeker van MAVEN.
Onderzoekers uit de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) suggereren een ander, minder geknipt scenario. Op basis van hun studies is vroege Mars mogelijk af en toe opgewarmd door een krachtig broeikaseffect. In een paper gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrievenontdekten onderzoekers dat interacties tussen methaan, kooldioxide en waterstof in de vroege atmosfeer van Mars mogelijk warme periodes hebben gecreëerd waarin de planeet vloeibaar water op het oppervlak zou kunnen ondersteunen.
Het team heeft eerst gekeken naar de effecten van CO2, een voor de hand liggende keuze, aangezien het 95% van de huidige atmosfeer van Mars omvat en de beroemde warmte vasthoudt. Maar als je er rekening mee houdt dat de zon 4 miljard jaar geleden 30% zwakker scheen in vergelijking met vandaag, CO2 alleen kon het niet knippen.
“Je kunt klimaatberekeningen maken waarbij je CO toevoegt2 en tot honderden keren de huidige atmosferische druk op Mars opbouwen, en je komt nog steeds nooit op temperaturen die zelfs dicht bij het smeltpunt liggen, "zei Robin Wordsworth, assistent-professor milieukunde en engineering bij SEAS, en eerste auteur van de paper.
Kooldioxide is niet het enige gas dat kan voorkomen dat warmte de ruimte in ontsnapt. Methaan of CH4 zal het werk ook doen. Miljarden jaren geleden, toen de planeet geologisch actiever was, hadden vulkanen diepe bronnen van methaan kunnen aanboren en gasstoten in de atmosfeer van Mars kunnen afgeven. Vergelijkbaar met wat er gebeurt op Saturnus 'maan Titan, zou ultraviolet licht het molecuul in tweeën breken, waardoor waterstofgas vrijkomt.
Toen Wordsworth en zijn team keken naar wat er gebeurt wanneer methaan, waterstof en kooldioxide botsen en vervolgens interageren met zonlicht, ontdekten ze dat de combinatie de warmte sterk absorbeerde.
Carl sagan, De Amerikaanse astronoom en astronomie-popularisator, speculeerde voor het eerst dat waterstofopwarming al in 1977 belangrijk was geweest op Mars, maar dit is de eerste keer dat wetenschappers het broeikaseffect nauwkeurig hebben kunnen berekenen. Het is ook voor het eerst dat op vroege Mars is aangetoond dat methaan een effectief broeikasgas is.
Als je methaan in overweging neemt, kan het zijn dat Mars periodes van warmte heeft gehad op basis van geologische activiteit die verband houdt met aardbevingen en vulkanen. Er zijn er minstens drie geweest vulkanische tijdperken tijdens de geschiedenis van de planeet - 3,5 miljard jaar geleden (blijkt uit maanmerrie-achtige vlaktes), 3 miljard jaar geleden (kleinere schildvulkanen) en 1 tot 2 miljard jaar geleden, toen gigantische schildvulkanen zoals Olympus Monswaren actief. We hebben dus drie potentiële methaanuitbarstingen die de atmosfeer kunnen verjongen om een zachtere Mars mogelijk te maken.
De enorme omvang van Olympus Mons schreeuwt praktisch enorme uitbarstingen over een lang periode. In de tussentijd zou waterstof, een lichtgewicht gas, de ruimte zijn blijven binnendringen totdat het werd aangevuld door de volgende geologische omwenteling.
"Dit onderzoek toont aan dat de opwarmende effecten van zowel methaan als waterstof aanzienlijk worden onderschat", aldus Wordsworth. "We ontdekten dat methaan en waterstof, en hun interactie met kooldioxide, veel beter waren in het opwarmen van vroege Mars dan eerder werd aangenomen."
Ik ben gekieteld dat Carl Sagan 40 jaar geleden deze weg bewandelde. Hij hield altijd hoop op leven op Mars. Enkele maanden voordat hij in 1996 stierf, legde hij dit vast:
"... misschien zijn we op Mars vanwege de geweldige wetenschap die daar gedaan kan worden - de poorten van de wondere wereld gaan open in onze tijd. Misschien zijn we op Mars omdat we moeten zijn, omdat er een diepe nomadische impuls in ons is ingebouwd door het evolutieproces, we komen tenslotte van jager-verzamelaars en voor 99,9% van onze ambtsperiode op aarde zijn we zwervers geweest. En de volgende plaats om naar toe te wandelen is Mars. Maar wat de reden ook is dat je op Mars bent, ik ben blij dat je er bent. En ik wou dat ik bij je was. '
