Afbeelding tegoed: NASA / JPL
De MER-rovers Spirit en Opportunity, die nu over het oppervlak van Mars reizen, verkennen een aardrijkskundrogers dan de droogste woestijn op aarde. Ondanks de poolkappen en de vermoedelijke hoeveelheden vloeibaar water onder het oppervlak van Mars, is de hoeveelheid water op Mars slechts een theelepel vergeleken met de enorme waterreserves van de aarde. Waarom is Mars zo droog?
De binnenste planeten van ons zonnestelsel - Mars, Aarde, Venus en Mercurius - gevormd door de opeenhoping van kleine rotsen en stof die in de beginjaren rond de zon wervelden. Als de aarde en Mars van hetzelfde sterrenstof zijn gemaakt, zouden ze met ongeveer dezelfde verhouding water moeten zijn geboren.
Veel wetenschappers denken dat Mars ooit erg waterig was, maar zijn oceanen verloor vanwege de geringe massa van de planeet. Hierdoor, in combinatie met een dunne atmosfeer, kon het meeste water op Mars verdampen in de ruimte.
Maar volgens een studie van Jonathan Lunine van het Lunar and Planetary Laboratory aan de Universiteit van Arizona was de Rode Planeet vanaf het begin droog.
Lunine, die in 2003 in het tijdschrift Icarus schreef met collega's John Chambers, Alessandro Morbidelli en Laurie Leshin, zegt dat Mars oorspronkelijk een planetair embryo was. In wezen is een planetair embryo een zeer grote asteroïde die zo groot kan zijn als Mercurius of Mars. Dit pre-Mars-embryo bestond in de asteroïdengordel, die op dat moment meer verspreid was in het zonnestelsel, verspreid tussen 0,5 en 4 AU van de zon. Tegenwoordig is de belangrijkste asteroïdengordel ongeveer 2 tot 4 AU, gelegen tussen Mars (1,5 AU) en Jupiter (5,2 AU).
Lunine zegt dat Mars tot zijn huidige grootte is gegroeid door opeenhopingen van kleinere asteroïden en kometen. Hij zegt dat de meer massieve aarde, in vergelijking, meestal werd gevormd door grote planetaire embryo's die op elkaar botsen.
"Bij toeval werd Mars niet getroffen door gigantische asteroïden terwijl de aarde wel de gelukkige versus ongelukkige voetganger was", zegt Lunine. 'Maar Mars werd getroffen door veel kleinere lichamen omdat er zo veel zijn.'
De aarde draait momenteel rond de zon op 1 AU. Lunine zegt dat planetaire embryo's in deze baan niet veel water zouden hebben gehad. Vroeg in de evolutie van de zon, tijdens de planetaire vorming, was de stoffige schijf die de jonge ster omringde erg heet. Watervoerende verbindingen zouden zich in deze schijf bij 1 AU niet kunnen vormen.
Aangezien Mars verder van de zon verwijderd is dan de aarde, en dichter bij de koelere, "vochtige" gebieden van de asteroïdengordel, lijkt het logisch dat Mars met meer water zou zijn geboren. Toch zegt Lunine dat Mars waarschijnlijk slechts 6 tot 27 procent van de oceaan van een aarde heeft verworven (1 oceaan van de aarde = 1,5? 1021 kg).
Dat komt omdat sommige van de planetaire embryo's die uiteindelijk de aarde vormden, verzadigd waren met water. Terwijl 90 procent van de embryo's die de aarde vormden, afkomstig waren uit het 1 AU-gebied en daarom droog waren, kwam 10 procent uit 2,5 AU en daarbuiten. Embryo's die van deze afstand kwamen, zouden grote hoeveelheden water hebben gehad. Kleinere asteroïden die van deze afstand komen, zouden ook hebben bijgedragen aan de watervoorziening van de aarde. Lunine zegt hooguit dat slechts 15 procent van het water op aarde afkomstig is van kometen.
Mars had ondertussen de pech om als een enkele droge rots te worden geboren. Mars kreeg uiteindelijk laat in het formatiespel wat water, nadat de kern al was gevormd en het zijn huidige massa bijna had bereikt. Volgens het scenario van Lunine kreeg Jupiter rond deze tijd ook zijn huidige mis. De zwaartekracht van Jupiter zoog vervolgens nabijgelegen asteroïden op of zorgde ervoor dat ze naar buiten verspreidden. De proto-Mars ontsnapte op de een of andere manier aan zijn verplaatsing door de zwaartekracht van Jupiter, maar werd gebombardeerd door de naar buiten gerichte asteroïden.
"De inslagen van kleine asteroïden en kometen vormden een" laat fineer "dat water aan Mars toevoegde, in tegenstelling tot het beeld voor de aarde waar water werd toegevoegd door botsingen met embryo's van kwikformaat gedurende een groeiperiode van enkele tientallen miljoenen jaren, ', Schrijven de wetenschappers.
Hoewel Mars zich niet vormt in hun computermodel, denken de wetenschappers dat dit de chaotische aard van planetaire vorming weerspiegelt, waar de richtingen van planetaire embryo's en asteroïden onvoorspelbaar zijn en veel resultaten mogelijk zijn.
"Er is een behoorlijke hoeveelheid willekeur betrokken bij het bouwen van de aardse planeten, dus het is mogelijk dat we eindigen met een Mars die niet toevallig veel waterrijke planetesimalen heeft geaccumuleerd", zegt Alan Boss van de Carnegie Institution of Washington. 'Dit kan wellicht helpen de schaarste aan water op het moderne Mars te verklaren.'
Dergelijke verschillen in planetaire vorming zouden ook kunnen voorkomen tussen de binnenplaneten van andere zonnestelsels. Tot dusver kennen astronomen 104 sterren met planeten in een baan om de aarde. Alle tot nu toe gevonden extrasolaire planeten zijn gasreuzen, maar het lijkt waarschijnlijk dat terrestrische planeten zoals Mars en de aarde ook verre sterren zouden kunnen cirkelen, ook al hebben we nog niet de technologie om ze te detecteren.
Als sommige binnenste aardse planeten worden gevormd door botsingen van verschillende planetaire embryo's, terwijl andere embryo's zijn die alleen vochtige kometen en asteroïden verzamelen, dan zouden planeten rond deze andere sterren heel verschillende hoeveelheden water kunnen hebben. Lunine suggereert dat de timing en vorming van de gasreuzenplaneten in elk zonnestelsel een belangrijke rol zullen spelen in dit proces, net zoals Jupiter het karakter van ons eigen zonnestelsel heeft beïnvloed.
Lunine heeft momenteel een paper in Icarus, met Tom Quinn en Sean Raymond van de Universiteit van Washington, over de mogelijke variatie in waterovervloed voor terrestrische planeten rond andere sterren. Bovendien let hij zorgvuldig op de gegevens die zijn verzameld door de MER rovers Spirit and Opportunity, evenals de satellieten die momenteel in een baan om Mars draaien.
"Odyssey, MER en Mars Express zullen hopelijk bepalen hoeveel water er op dit moment is, en zullen betere beperkingen opleggen aan de overvloed aan water in het verleden", zegt Lunine. "Ik ben vooral geïnteresseerd in de resultaten van de MARSIS-radar en die van zijn opvolger - SHARAD."
MARSIS is een radarapparaat op de Mars Express-satelliet dat door de bovenste vijf kilometer van de Martiaanse korst kan kijken om naar lagen water en ijs te zoeken. De Italiaanse ruimtevaartorganisatie is van plan om met een ondiepe radar onder de oppervlakte, SHARAD genaamd, op NASA's Mars Reconnaissance Orbiter te vliegen om te zien of er waterijs aanwezig is op diepten van meer dan een meter. Hoewel MARSIS een hoger penetratievermogen heeft, heeft het een veel lagere resolutie dan SHARAD zal hebben.
Oorspronkelijke bron: Astrobiology Magazine
