Mars is niet bepaald een geschikte plek voor het leven zoals wij dat kennen. Het oppervlak van de planeet wordt gebombardeerd door straling die DNA beschadigt. Het bestaan van water is alleen bevestigd in de vorm van ijs en gehydrateerde mineralen in onherbergzaam koude gebieden. En de ijle Martiaanse atmosfeer bevat slechts een zweem van zuurstof.
Maar de mogelijkheid dat op de Rode Planeet toch leven voorkomt, is een beetje groter geworden als gevolg van nieuw onderzoek. Daarin wordt geopperd dat zich vlak onder het oppervlak van Mars zout water bevindt en dat daarin genoeg zuurstof is opgelost om bekende vormen van microbieel leven te ondersteunen. In sommige speciale gevallen zou er zelfs genoeg zuurstof aanwezig zijn om het bestaan van primitieve aerobe levensvormen, zoals sponzen, te ondersteunen.
Dat betekent zeker niet dat er op Mars leven voorkomt – wetenschappers weten niet eens zeker of er vlak onder het oppervlak vloeibaar water stroomt. Maar in de verrassende nieuwe studie, die deze week in het tijdschrift Nature Geoscience is verschenen, wordt gesteld dat het huidige milieu op Mars niet zo onherbergzaam is als we dachten.
“Dat is het interessante aan levensvatbaarheid: we hadden nooit gedacht dat dit milieu zoveel zuurstof zou bevatten,” zegt de hoofdauteur van de nieuwe studie,Vlada Stamenković, planetoloog en natuurkundige aan het Jet Propulsion Laboratory van de NASA. “Dit heeft ons inzicht in de mogelijkheid van leven op het huidige Mars compleet veranderd.”
Mangaan-mysterie
De ijle atmosfeer die als een deken op het rode landschap van Mars ligt, bestaat hoofdzakelijk uit kooldioxide en verder uit kleine hoeveelheden stikstof en argon. Uit metingen van rondrijdende rovers en sondes in een baan rond Mars blijkt dat de Martiaanse atmosfeer maar 0,145 procent zuurstof bevat, die vermoedelijk ontstaat wanneer een deel van de kooldioxideatomen door zonlicht worden gesplitst.
Hoewel dit schamele beetje zuurstof in het niet valt bij de bijna 21 procent aan zuurstof die de aardatmosfeer bevat, zijn er aanwijzingen dat er op Mars iets vreemds aan de hand is met dit voor het leven zo belangrijke gas.
In 2014 ontdekten onderzoekers tot hun grote verrassing mangaanoxide op het oppervlak van de Rode Planeet. Mangaan is moeilijk te oxideren, en in tegenstelling tot het geoxideerde ijzer dat de planeet zijn bekende roestrode kleur geeft, wordt mangaanoxide alleen gevormd wanneer er hetzij zuurstof hetzij microben aanwezig zijn, zegt Kirsten Siebach, een planetair geologe van de Rice University in Houston die niet bij het nieuwe onderzoek was betrokken.
Eerder hadden onderzoekers geopperd dat de aanwezigheid van mangaanoxide erop wijst dat de Martiaanse atmosfeer in een ver verleden zeer rijk aan zuurstof moet zijn geweest. Maar Stamenković en zijn collega’s meenden dat er nog een andere verklaring was.
Getouwtrek om zuurstof
Met een gemiddelde temperatuur aan de oppervlakte van –62,8 oC is Mars geen geschikte plek voor het voorkomen van grote hoeveelheden vloeibaar water. Tot nu toe zijn er geen harde bewijzen gevonden voor het bestaan van poelen op Mars – alleen aanwijzingen voor het bestaan van water diep onder de grond. Maar wetenschappers denken dat zich vlak onder het oppervlak toch water kan bevinden, en wel in de vorm van pekelwater met een zeer hoog zoutgehalte.
Wanneer zouten aan water worden toegevoegd, stijgt het vriespunt van het water licht. Dus wanneer aan Martiaans ijs zouten worden toegevoegd (zoals perchloraten van magnesium en calcium, die veel in het Martiaanse stof zijn te vinden), zou dat het bevroren water vloeibaar kunnen maken.
Maar de zouten roepen een ander probleem op: hoe zouter het water, des te minder zuurstof het kan bevatten. Tegelijkertijd geldt dat hoe kouder het water is, des te meer zuurstof erin kan worden opgelost. Er is dus sprake van een getouwtrek om zuurstof, waarbij zouten het opgeloste zuurstof verdringen terwijl de kou de zuurstof weer in het water doet oplossen. Om uit te vinden welk effect uiteindelijk de overhand krijgt, hebben de onderzoekers een beroep gedaan op wiskundige modellen.
Ze ontwikkelden een model waarmee ze hun benadering in het geval van zes zouten konden testen. De concentraties van de zouten waren hoog genoeg om het water bij temperaturen tussen de –133 oC en +26 oC vloeibaar te houden. In het model was ook rekening gehouden met de gemiddelde Martiaanse luchtdruk op verschillende locaties op de Rode Planeet.
Verbluffend vloeibaar
Uit de testresultaten bleek dat hypothetisch pekelwater, dat kouder was dan het vriespunt van zuiver water op aarde, veel meer zuurstof bevatte dan nodig was voor het gedijen van aerobische microben. Bovendien kwam uit de beste schattingen voor de perchloraatzouten naar voren dat dit zoute water genoeg zuurstof zou bevatten om complexere levensvormen, bijvoorbeeld sponzen, te ondersteunen.
Het team berekende ook het ‘slechtste scenario’ voor het voorkomen van leven, zodat ze een veiligheidsmarge inbouwden voor de verschillende factoren in hun model. Maar zelfs in dat geval bevatten alle geteste zoutoplossingen genoeg zuurstof om primitieve levensvormen te kunnen ondersteunen.
“We waren totaal verbluft,” zegt Stamenković over de eerste reactie van het team. “Ik heb alles vijfmaal opnieuw berekend om er zeker van te zijn dat het echt waar was.”
De concentraties die nu op Mars voor mogelijk worden gehouden, liggen zelfs hoger dan de concentraties die het water op de vroege aarde gehad moet hebben – vóór 2,35 miljard jaar geleden, toen microben onze atmosfeer met zuurstof begonnen te verrijken en de aarde werd bevolkt met steeds meer aardbewoners. Op Mars zouden zulke zuurstofconcentraties zelfs gedurende miljoenen jaren aanwezig hebben kunnen zijn.
Zulke extreem zoute oplossingen zouden “voor organismen een zeer goede soep zijn om in te groeien,” zegt Jodi Young, een biologisch oceanografe van de University of Washington die niet bij de nieuwe studie was betrokken. Ze legt uit dat er in het pakijs op aarde netwerken van spleten te vinden zijn waarin zeer koud maar zuurstofrijk pekelwater voorkomt en dat daarin talloze levensvormen voorkomen.
Ook zonder een zuurstofrijke atmosfeer zouden mangaanoxiden op Mars kunnen zijn ontstaan als gevolg van zuurstof dat in water is opgelost. “Onze verklaring heeft geen speciale trucs nodig – het werkt onder omstandigheden die zich nu op Mars voordoen,” zegt Stamenković.
Siebach is lovend over het slimme idee waarop het nieuwe onderzoek berust, maar ze wijst erop dat de atmosfeer van Mars ook miljarden jaren geleden vergelijkbare zuurstofconcentraties gehad moet hebben om het ontstaan van oeroude mangaanoxiden te kunnen verklaren.
“Het is moeilijk te zeggen of dit ook in het verre verleden zo werkte,” zegt zij.
Levensvatbare holen
Voordat we al te opgewonden raken over Martiaanse microben in het hier en nu, moeten de wetenschappers eerst nog bevestigen of er inderdaad plekken op de Rode Planeet bestaan waar vloeibaar water voorkomt.
“In onze kringen wordt daarover heel wat af gediscussieerd,” zegt Siebach lachend. Zulke poelen zouden heel klein zijn en alleen op bepaalde tijdstippen van de dag of in bepaalde seizoenen aanwezig zijn, legt zij uit.
Als wetenschappers er inderdaad in slagen om potentieel levensvatbare milieus op Mars te vinden, kunnen ze er nog niet meteen naartoe gaan. Volgens Siebach zouden vloeibare en zuurstofrijke concentraties vooral gevonden worden in het koudste water op de polen, waar het zó ijzig is dat zelfs mechanische rovers moeite zouden hebben om te blijven functioneren. Bovendien zouden onderzoekers zeer voorzichtig moeten zijn, om te voorkomen dat Mars besmet zou raken met aardse microben.
“Juist omdat we denken dat aardse levensvormen in dat pekelwater zouden kunnen overleven, moeten we ontzettend voorzichtig zijn in onze benadering,” zegt Siebach. De nieuwe studie biedt niettemin de veelbelovende mogelijkheid dat we in de nabije toekomst een of andere vorm van leven op Mars ontdekken.
“Op aarde is zuurstof de grote motor van de evolutie geweest,” zegt Stamenković, dus misschien heeft de aanwezigheid van zuurstof op Mars het leven op een verder onherbergzame plek toch een zetje gegeven.
“We weten het echt niet,” zegt hij, “maar het geeft mij de hoop om verder te zoeken."
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
