Het vinden van een bron van Marswater - een die niet beperkt is tot de bevroren poolgebieden van Mars - is een voortdurende uitdaging geweest voor zowel ruimtevaartagentschappen als astronomen. Tussen NASA, SpaceX en alle andere openbare en particuliere ruimtevaartbedrijven die in de toekomst een bemande missie naar Mars willen uitvoeren, zou een toegankelijke ijsbron het vermogen betekenen om raketbrandstof op zicht te produceren en drinkwater te leveren voor een buitenpost.
Tot dusver is de poging om een equatoriale bron van waterijs te lokaliseren, mislukt. Maar na het raadplegen van oude gegevens van de langstlopende missie naar Mars in de geschiedenis - NASA's Mars Odyssey ruimtevaartuig - een team van onderzoekers van het John Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL) heeft aangekondigd dat ze mogelijk bewijs hebben gevonden van een bron van waterijs in de Medusae Fossae-regio van Mars.
Dit gebied van Mars, dat zich in het equatoriale gebied bevindt, ligt tussen de hoogland-laaglandgrens in de buurt van de vulkanische gebieden Tharsis en Elysium. Dit gebied staat bekend om zijn gelijknamige formatie, een zachte afzetting van gemakkelijk erodeerbaar materiaal dat zich uitstrekt over ongeveer 5000 km (3.109 mijl) langs de evenaar van Mars. Tot nu toe werd aangenomen dat er daar geen waterijs kon bestaan.
Een team onder leiding van Jack Wilson - een postdoctoraal onderzoeker bij de JHUAPL - heeft onlangs gegevens van de Mars Odyssey ruimtevaartuig dat onverwachte signalen vertoonde. Deze gegevens zijn tussen 2002 en 2009 verzameld door het neutronenspectrometerinstrument van de missie. Na de compositorische gegevens met een lagere resolutie opnieuw te hebben verwerkt om deze scherper in beeld te brengen, ontdekte het team dat het onverwacht hoge waterstofsignalen bevatte.
Om de informatie naar een hogere resolutie te brengen, pasten Wilson en zijn team beeldreconstructietechnieken toe die doorgaans worden gebruikt om onscherpte te verminderen en ruis te verwijderen uit medische en ruimtevaartuigen. Door dit te doen, kon het team de ruimtelijke resolutie van de gegevens verbeteren van ongeveer 520 km (320 mijl) tot 290 km (180 mijl). Gewoonlijk kon dit soort verbetering alleen worden bereikt door het ruimtevaartuig veel dichter bij de oppervlakte te brengen.
"Het was alsof we de baanhoogte van het ruimtevaartuig halveren", zei Wilson, "en het gaf ons een veel beter zicht op wat er aan de oppervlakte gebeurt." En hoewel de neutronenspectrometer het water niet rechtstreeks detecteerde, stelde het onderzoeksteam door de hoge overvloed aan neutronen die door de spectrometer werd gedetecteerd, de overvloed aan waterstof in staat. Op grote breedtegraden op Mars wordt dit beschouwd als een veelbetekenend teken van waterijs.
De eerste keer dat Mars Odyssey ruimtevaartuigen ontdekten overvloedige waterstof in 2002, die afkomstig leek te zijn van ondergrondse afzettingen op hoge breedtegraden rond Mars. Deze bevindingen werden bevestigd in 2008, toen NASA's Phoenix Lander bevestigde dat de waterstof de vorm aannam van waterijs. Wetenschappers zijn er echter van uitgegaan dat op lagere breedtegraden de temperaturen te hoog zijn om waterijs te laten bestaan.
In het verleden werd gedacht dat de detectie van waterstof in het equatoriale gebied te wijten was aan de aanwezigheid van gehydrateerde mineralen (d.w.z. verleden water). tevens de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) en de ESA's Mars Express orbiter hebben beide radar-klinkende scans van het gebied uitgevoerd, met respectievelijk hun Shallow Subsurface Radar (SHARAD) en Mars Advanced Radar for Subsurface en Ionospheric Sounding (MARSIS) -instrumenten.
Deze scans hebben gesuggereerd dat er ofwel vulkanische afzettingen met een lage dichtheid of waterijs onder het oppervlak waren, hoewel de resultaten meer consistent leken met het feit dat er geen sprake was van waterijs. Zoals Wilson aangaf, lenen hun resultaten zich voor meer dan één mogelijke verklaring, maar lijken ze erop te wijzen dat waterijs een deel van de ondergrond kan vormen:
“[Als] de gedetecteerde waterstof begraven ijs was binnen de bovenste meter van het oppervlak. er zou meer zijn dan in de poriënruimte in de bodem zou passen ... Misschien kan de signatuur worden verklaard in termen van uitgebreide afzettingen van gehydrateerde zouten, maar hoe deze gehydrateerde zouten in de formatie zijn ontstaan, is ook moeilijk te verklaren. Dus voorlopig blijft de handtekening een mysterie dat verder moet worden bestudeerd en Mars blijft ons verrassen. ”
Gezien de dunne atmosfeer van Mars en het temperatuurbereik dat gebruikelijk is rond de evenaar - die in de zomer rond de middag oploopt tot 308 K (35 ° C; 95 ° F) - is het een raadsel hoe waterijs daar kan worden bewaard. De leidende theorie is echter dat er in het verleden een mengsel van ijs en stof uit de poolgebieden is afgezet. Dit had al kunnen gebeuren toen de axiale kanteling van Mars groter was dan nu.
Die omstandigheden zijn echter al honderdduizenden of zelfs miljoenen jaren niet aanwezig op Mars. Als zodanig zou elk ondergronds ijs dat daar werd afgezet, allang verdwenen moeten zijn. Het is ook mogelijk dat ondergronds ijs wordt afgeschermd door lagen van gehard stof, maar ook dit is onvoldoende om uit te leggen hoe waterijs op de betrokken tijdschalen had kunnen overleven.
Uiteindelijk is de aanwezigheid van overvloedige waterstof in de regio Medusae Fossae slechts een mysterie dat nader onderzoek vereist. Hetzelfde geldt voor afzettingen van waterijs in het algemeen rond het equatoriale gebied van Mars. Dergelijke afzettingen betekenen dat toekomstige missies een bron van water zouden hebben voor de productie van raketbrandstof.
Dit zou miljarden dollars van de kosten van een individuele missie schelen, aangezien ruimtevaartuigen niet genoeg brandstof hoeven mee te nemen voor een terugreis. Als zodanig zou een interplanetair ruimtevaartuig kunnen worden vervaardigd dat kleiner, lichter en sneller zou zijn. De aanwezigheid van equatoriaal waterijs zou ook kunnen worden gebruikt om een gestage toevoer van water te voorzien voor een toekomstige basis op Mars.
Bemanningen konden eens in de twee jaar in en uit deze basis worden gedraaid - op een manier die vergelijkbaar is met wat we momenteel met het internationale ruimtestation doen. Of - durf ik het te zeggen? - een lokale waterbron zou kunnen worden gebruikt om drink-, sanitair- en irrigatiewater te leveren aan eventuele kolonisten! Het maakt niet uit hoe je het snijdt, het vinden van een toegankelijke bron van Marswater is van cruciaal belang voor de toekomst van ruimteverkenning zoals we die kennen!
