Er zijn ongeveer 61.000 meteorieten op aarde, althans dat zijn er zo veel. Daarvan zijn er ongeveer 200 heel bijzonder: ze kwamen van Mars. En die 200 meteorieten zijn belangrijke aanwijzingen geweest voor hoe Mars zich vormde in het vroege zonnestelsel.
We weten dat Mars in het verleden een heel andere plaats was. De oudste oppervlakken van Mars vertonen tekenen van water, vulkanische activiteit en inslag van planetesimalen, die worden gedefinieerd als protoplaneten met een diameter tot ongeveer 1930 km (1200 mijl). Maar veel van de aanwijzingen voor de vorming van Mars worden door het verstrijken van miljarden jaren gewist, behalve de meteorieten.
Sommige inslagen op Mars waren krachtig genoeg om meteoren in de ruimte uit te stoten, en sommige van die meteoren troffen de aarde als meteorieten. Die meteorieten bevatten grote variaties van elementen zoals wolfraam en platina. Wolfraam en platina hebben een affiniteit voor ijzer en tijdens de vroege, gesmolten dagen van Mars zouden wolfraam en platina samen met het ijzer tot de kern van de planeet zijn gezonken.
Dus de Mars-meteorieten die we op aarde hebben gevonden, zijn een voorbeeld van de Mars-korst op het eerste moment van inslag. Aangezien het wolfraam en het platina niet aanwezig waren in de korst op het moment van inslag, omdat ze tot op de kern zijn gezonken, moeten ze ergens anders vandaan zijn gekomen. Een nieuwe studie zegt dat het wolfraam en het platina in de meteorieten afkomstig waren van de korst van planetesimalen die Mars trof, en niet van de oorspronkelijke korst van Mars. In plaats daarvan duurde het langer voordat Mars zich vormde dan gedacht, en in die tijd sloegen planetesimalen tegen Mars aan, waardoor die korst ontstond die door de meteorieten is bemonsterd.
De studie is getiteld "Een qua samenstelling heterogene marsmantel vanwege late aanwas." De hoofdauteur is Simone Marchi van het Southwest Research Institute (SwRI). De paper is gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.
Als planetesimalen hun wolfraam en platina op het oppervlak van Mars hebben afgezet, betekent dit dat deze planetesimalen later in hun geschiedenis Mars hebben geraakt, nadat de planeet was afgekoeld en de primaire kern al was gevormd. Bij uitbreiding betekent dit dat Mars meer tijd nodig had om zich te vormen dan aanvankelijk werd gedacht. Isotopenverhoudingen in de meteoren door radioactief verval in de korst versterken het idee dat de vorming van Mars meer tijd in beslag nam.
Eerder leek het bewijs dat Mars in ongeveer 2 tot 4 miljoen jaar werd gevormd. Maar die conclusie was sterk gebaseerd op de Mars-meteorieten en hun verhouding van wolfraamisotopen. Deze nieuwe studie suggereert dat het beperkte aantal van die voor studie beschikbare meteorieten het resultaat vertekende.
'We wisten dat Mars elementen als platina en goud ontving van vroege, grote botsingen. Om dit proces te onderzoeken, hebben we gesimuleerde hydrodynamica-impactsimulaties uitgevoerd, "zei Dr. Simone Marchi van SwRI, hoofdauteur van een Science Advances-paper waarin deze resultaten worden beschreven. “Gebaseerd op ons model, produceren vroege botsingen een heterogene, marmeren cake-achtige Martiaanse mantel. Deze resultaten suggereren dat het heersende beeld van de vorming van Mars vertekend kan zijn door het beperkte aantal meteorieten dat voor onderzoek beschikbaar is. ”
De isotoopverhoudingen van wolfraam in de meteorieten hebben geleid tot de conclusie dat Mars zich in ongeveer 2 tot 4 miljoen jaar heeft gevormd. Maar botsingen met planetesimalen met hun eigen korsten hadden de balans van de wolfraamverhouding in de korst van Mars kunnen veranderen, en dat zou suggereren dat het tot 20 miljoen jaar duurde voordat Mars zich vormde. En dat is wat het model van het team laat zien.
"Botsingen door projectielen die groot genoeg zijn om hun eigen kernen en mantels te hebben, zouden kunnen resulteren in een heterogeen mengsel van die materialen in de vroege Martiaanse mantel", zegt co-auteur Dr. Robin Canup, assistent-vice-president van de Space Science and Engineering Division van SwRI. "Dit kan leiden tot andere interpretaties van de timing van de formatie van Mars dan die waarin wordt aangenomen dat alle projectielen klein en homogeen zijn."
Een van de problemen met de Mars-meteorieten is dat we niet precies weten waar ze vandaan komen op Mars, en we weten niet of ze een representatief monster zijn van de hele korst, of dat ze van slechts een paar zijn locaties. Met slechts ongeveer 200 is het onwaarschijnlijk dat ze een diverse steekproef zijn. Het is zelfs waarschijnlijker dat alle meteorieten op Mars afkomstig zijn van relatief weinig inslagen.
Deze nieuwe studie toont aan dat verschillende locaties op de Mars-korst verschillende concentraties van materialen van verschillende grote projectielen hadden kunnen ontvangen. Dat brengt verschillende concentraties van ijzerminnende elementen met zich mee.
De moeilijkheid om Mars te begrijpen komt neer op een gebrek aan monsters. Martian meteorieten, hoewel overtuigend en wetenschappelijk interessant, zijn geen representatief monster. Toekomstige missies naar Mars zullen hopelijk meer monsters terugsturen voor studie. Met die in de hand zullen wetenschappers een beter idee kunnen krijgen van hoe variabel ijzerminnende gesteenten tegenwoordig in de Mars-korst zijn.
Dat zal ons op zijn beurt helpen de geschiedenis van de vorming van de planeet te begrijpen.
"Om Mars volledig te begrijpen, moeten we de rol begrijpen die de eerste en meest energetische botsingen speelden in de evolutie en samenstelling ervan," concludeerde Marchi.
Meer:
- Persbericht: SWRI-MODELLEN HINT OP LANGER TIJDSCHEMA VOOR MARS-VORMING
- Research Paper: Een qua samenstelling heterogene marsmantel door late aanwas
- Space Magazine: Planet Mars, van pool tot pool
