Vloeibaar water komt verfrissend vaak voor op manen aan de buitenrand van ons zonnestelsel. Maar het bleek verrassend moeilijk om het in betrouwbare hoeveelheden op Mars te vinden. Tot nu toe.
Radarbeelden van de rode planeet duiden op het bestaan van een twintig kilometer groot stabiel reservoir van zout, vloeibaar water, dat op zo'n anderhalve kilometer onder de zuidpool van de planeet ligt. En dat niet alleen: het lijkt er ook op dat het ondergrondse meer niet het enige is.
“Er zijn andere gebieden die identiek lijken. Er is geen reden om aan te nemen dat dit het enige is,” aldus Elena Pettinelli van de Italiaanse Università Roma Tre. Zij is een van de auteurs van het artikel over de ontdekking dat gisteren in het tijdschrift Science stond.
Als de waarneming blijkt te kloppen, dan zou de verborgen watervoorraad een antwoord kunnen vormen op de vraag waar de voormalige oceanen van Mars zijn gebleven. Daarnaast zou het een bron kunnen zijn voor toekomstige menselijke nederzettingen. Maar wat nog opwindender is voor astrobiologen: een dergelijk verschijnsel zou ook een ideale leefomgeving kunnen zijn voor buitenaardse levensvormen.
“In dergelijke omgevingen die we op aarde kennen, in het Antarctisch gebied, leven bacteriën,” stelt Pettinelli. “Die kunnen zich diep in het ijs bevinden.”
Waar is al dat water gebleven?
Miljarden jaren geleden was Mars waarschijnlijk warm en bedekt met zeeën, net als zijn grotere, blauwere buurman. Maar tegenwoordig is Mars een dorre, giftige woestijn. Tientallen jaren hebben wetenschappers zich het hoofd gebroken over de vraag waar het water bleef dat ooit over het zand stroomde, klotste en golfde.
Onderzoekers troffen al verschillende keren water op Mars aan, maar meestal in een vluchtige of onbereikbare vorm. Het zweeft in de dampkring van de planeet, zit opgesloten in permafrost en poolkappen, en sijpelt, afhankelijk van het seizoen, langs kraterwanden. De hoeveelheden die werden gevonden, waren niet bepaald toereikend om die voormalige Martiaanse zeeën te vullen, laat staan om iets te kunnen laten groeien.
“We weten dat er veel water was aan de oppervlakte van Mars en we kunnen niet verklaren waar dat allemaal is gebleven,” legt Bobby Braun van de Amerikaanse University of Colorado in Boulder uit. Daarom veronderstelden wetenschappers dat een deel van het verdwenen water vastzat in aquifers, die grote hoeveelheden vloeistof bevatten.
Overwinning voor de wetenschap
Maar mensen beschikten tot enkele jaren geleden nog niet over ruimtevaartuigen die water onder de oppervlakte konden detecteren.
Een van de vaartuigen die dat wel kan, is de ruimtesonde Mars Express van het European Space Agency. Deze draait al sinds 2003 rond de vierde planeet vanaf de zon. Aan boord is een instrument, MARSIS, dat met behulp van radarpulsen onderzoek doet naar wat zich onder het oppervlak van Mars bevindt. Het apparaat zendt radiogolven met een lage frequentie naar de planeet, die zich onder het oppervlak voortzetten totdat ze worden teruggekaatst door geologische structuren en begrenzingen. Door onderzoek te doen naar de wijze waarop die golven worden teruggekaatst richting de sonde, kunnen wetenschappers afleiden wat zich onder het oppervlak bevindt.
Het MARSIS-team zag in 2008 enkele keren een glimp van wat mogelijk zeer heldere reflecties konden zijn in de buurt van de zuidpool van de planeet, in een gebied waar bevroren ijskappen bovenop elkaar gestapeld liggen. Op aarde worden de helderste reflecties veroorzaakt door hoeveelheden zout water. Daarom besloot het team nader onderzoek te doen naar dit bepaalde gebied.
Een aantal jaren lang werden gegevens verzameld die niet echt wat opleverden. Maar in 2012 begon het team eindelijk genoeg observaties te verzamelen, waardoor het grotere plaatje duidelijk werd. Daarna duurde het nog drie jaar en nog 29 passages van de sonde voordat ze voldoende informatie hadden om mee aan de slag te gaan.
“We wisten dat er iets was, en we wilden graag weten wat zich onder het gebied bevond,” vertelt Pettinelli. “En we waren vasthoudend genoeg om de data-analyse uit te voeren.”
Het viel niet mee om de MARSIS-data in kaart te brengen. In de daaropvolgende twee jaar werden de gegevens door het team verzameld en bewerkt. De onderzoekers werkten hard om alternatieve mogelijkheden uit te sluiten, zoals diepere ijslagen van kooldioxide.
Uiteindelijk raakten de onderzoekers ervan overtuigd dat ze een subglaciaal meer hadden gevonden, door de weerkaatsingspatronen op Mars te vergelijken met patronen die op aarde worden aangetroffen. Op een diepte van enkele tientallen decimeters bevat het meer mogelijk verschillende mineralen waardoor het vloeibaar blijft, zelfs bij extreem lage temperaturen, vermoedt het team.
Is het 'meer' ook echt een meer?
“Het Mars Express-team vergelijkt hun ontdekking met de meren die zich onder de ijskappen van Groenland en Antarctica bevinden. Die zijn soms enorm en meer dan in staat om levensvormen te bevatten zoals wij die kennen.
Maar niet iedereen is ervan overtuigd dat het ‘meer’ ook echt een meer is. Zelfs het team zelf erkent dat het ook een laag vochtig slijk zou kunnen zijn, eerder een soort modderig sediment dan een met water gevulde holte. Er is een ander instrument nodig om te bepalen wat het verschijnsel precies is.
“We kunnen niet vaststellen welke van de twee het is. We beschikken niet over genoeg informatie om te kunnen zeggen of het een meer is of verzadigd sediment, zoals een aquifer,” aldus Pettinelli. “Het is interessanter als het een meer is.”
En dat is als het er überhaupt is.
“Wij zien die reflecterende laag niet,” stelt Bruce Campbell van het Amerikaanse National Air and Space Museum van de Smithsonian Institution. Hij is lid van het team dat werkt met een soortgelijk instrument met de naam SHARAD dat zich aan boord bevindt van de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) van NASA.
MRO draait sinds 2006 in een baan om Mars en bekijkt met zijn radar grote stukken van het buitenaardse landschap. De sonde heeft al veel passages gemaakt over de gelaagde afzettingen op de zuidpool en heeft nooit iets als een reservoir gevonden.
Dat komt waarschijnlijk doordat de radar van MRO gebruikmaakt van andere golflengtes. Deze worden door het poolijs verstrooid voordat ze doordringen tot de diepte waar het mogelijke reservoir zou liggen, stelt Jack Holt van de Amerikaanse University of Arizona. Maar hij merkt ook op dat iets weerspiegelends als een vloeibaar meer zou moeten worden gezien door SHARAD.
“Een zoute vloeistof is waarschijnlijk de sterkste radarreflector die er is, afgezien van metaal,” legt hij uit. “Een meer zou een gladde, spiegelachtige weerkaatsing geven, die waarschijnlijk door SHARAD zou worden opgepikt. Maar als het om verzadigd sediment gaat, is het oppervlak ruwer, en kan het makkelijker door SHARAD over het hoofd worden gezien.”
Kort gezegd willen wetenschappers graag dat het resultaat blijkt te kloppen – en dat geldt ook voor de leden van het MARSIS-team.
“Naar mijn mening hebben we echt ons best gedaan om het idee te ontkrachten. We hebben heel vaak geprobeerd om de mogelijkheid uit te sluiten dat het om water ging,” stelt Pettinelli. “Dus we zijn nu behoorlijk overtuigd dat het wel klopt, en we hopen dat we in de toekomst nog overtuigder raken door andere data.”
Hydrologische kringloop
Ervan uitgaande dat het bestaat, dan zou deze kleine holte met zoutwater kunnen helpen om het mysterie van de verdwenen oceanen op Mars op te lossen. Het is ook een aanwijzing voor de hydrologische kringloop op de planeet. Aangenomen wordt dat er sprake is van overdekte aquifers die worden gevoed door smeltende poolijskappen, waarbij het grootste deel van het water naar het noorden stroomt vanaf het hoogland in het zuiden, vertelt Nathalie Cabrol van het Amerikaanse SETI Institute.
“Intuïtief kun je al aanvoelen dat er ofwel zeer vochtig sediment is op de polen van Mars, of een lens van vloeibaar water,” legt ze uit. “Dit is waar je zo'n reservoir zou verwachten.”
Cabrol is redelijk bekend met water op vreemde plekken. Ze doet op aarde onderzoek naar omgevingen die lijken op Mars, en gaat daarvoor soms duiken in meren die liggen tussen de hoge toppen van de Andes. Of het bij de vondst van de MARSIS nou gaat om drassig sediment of om een echt meer, volgens haar is het sowieso opwindend.
“Wat je hier ziet, is mogelijk de aanwezigheid van water en van beschutting... En van de mineralen zou je voedingsstoffen kunnen maken,” zegt ze. “Wat je nodig hebt, is een energiebron. Als er nog vulkanen zijn in de poolgebieden, dan zou dit absoluut een plek zijn waar je op zou kunnen mikken om te kunnen wonen en leven.”
Aan de andere kant, merkt ze op, “zou het heel lastig zijn om daar heen te gaan, omdat het onder de speciale gebieden voor planetaire bescherming zou vallen.” Ze doelt daarmee op regelgeving van de VN die tot doel heeft om interplanetaire besmetting van bewoonbare gebieden tegen te gaan.
Het nieuwe reservoir is ook het soort hulpbron waar mensen die zich op Mars willen settelen misschien gebruik van willen maken, hoewel misschien niet onmiddellijk.
“Het lijkt me niet waarschijnlijk dat de eerste mensen op Mars kilometers diep gaan boren,” zegt Braun, die adviseur is voor de MARS-serie van National Geographic en de voormalige hoogste technicus bij de NASA.
“Maar als dit een meer is, dan zijn er waarschijnlijk ook andere waterlichamen die mogelijk dichter onder het oppervlak liggen. En als we zouden weten dat er ergens een grote hoeveelheid water op enkele tientallen meters diepte ligt, dan is dat iets om serieus rekening mee te houden als je een plek voor een basiskamp bepaalt.”
Dit verhaal werd oorspronkelijk gepubliceerd in het Engels op NationalGeographic.com.
