Verken Mars: de volgende grote stap voor de mensheid

Mars, onze buurplaneet, is met uitzondering van de aarde het meest bestudeerde object in het zonnestelsel. En daarvoor is een aantal goede redenen te noemen.

Monday, July 6, 2020,
Door James Trefil
In Mars, geschreven door Andy Weir, rijdt de gestrande astronaut Mark Watney van de landingsplaats van Ares 3 in ...

In Mars, geschreven door Andy Weir, rijdt de gestrande astronaut Mark Watney van de landingsplaats van Ares 3 in Acidalia Planitia richting de landingsplaats van Ares 4 in de Schiaparellikrater via Mawrth Vallis.
Op deze foto is de toegang tot Mawrth Vallis te zien. Over dit terrein rijden zou in werkelijkheid veel moeilijker zijn dan in het boek of de film wordt voorgesteld. 

Foto van NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona

Mars verder verkennen? Ga op reis door het heelal in de ruimtespecial van National Geographic.

Mars, onze buurplaneet, is met uitzondering van de aarde het meest bestudeerde object in het zonnestelsel. En daarvoor is een aantal goede redenen te noemen. Mars is een kleine planeet met een massa die slechts elf procent van die van de aarde bedraagt. Hoewel Mars net als de aarde een differentiatieproces heeft ondergaan, is zijn inwendige warmte inmiddels vrijwel geheel verdwenen. De planeet heeft bij gebrek aan een vloeibare ijzerkern geen magnetisch veld, een eigenschap die een belangrijke rol zal spelen wanneer plannen over kolonisatie eenmaal serieuze vormen zullen aannemen. Net als bij de aarde, is ook de rotatie-as van Mars gekanteld, waardoor de planeet seizoenen kent. Een dag op Mars duurt ongeveer veertig minuten langer dan een dag op aarde (een Marsdag wordt een ‘sol’ genoemd) en een jaar duurt ongeveer tweemaal zo lang als op aarde. 

Mars heeft een zeer dunne atmosfeer die ongeveer overeenkomt met de atmosfeer op aarde op veertig kilometer boven de zeespiegel en bestaat voornamelijk uit koolstofdioxide. Op de planeet bevinden zich poolkappen die grotendeels zijn opgebouwd uit waterijs. In de winter wordt dit waterijs bedekt met een laag bevroren koolstofdioxide (droogijs) die in de zomer weer verdampt. Mars is een koude planeet als gevolg van zijn dunne atmosfeer en afstand tot de zon. Net zoals op aarde varieren de oppervlaktetemperaturen naargelang de locatie, maar ze kunnen in de winter dalen tot -125 °C op de polen en in de zomer stijgen tot 20 °C rond de evenaar. Laat je echter niet misleiden door deze milde warmte. Zelfs op de evenaar zakt de temperatuur naar -73 °C zodra de zon ondergaat, doordat de warmte via de dunne atmosfeer gemakkelijk de ruimte wordt ingestraald. 

De eerste vermoedens dat er ooit water over het Marsoppervlak zou hebben gestroomd, ontstonden nadat er watergeulen zoals in de zuidelijke hooglanden werden ontdekt op het Marsoppervlak. Deze geulen vertonen gelijkenissen met stroomgeulen op aarde.

Foto van NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona

Astronomen bestuderen Mars uiteraard al eeuwenlang met behulp van telescopen, maar we kregen pas echt goed zicht op de planeet in de tweede helft van de 20ste eeuw. In die periode wisten we de eerste ruimtesondes te lanceren die langs de planeet scheerden om hem van dichtbij te fotograferen, alvorens andere op het planeetoppervlak landden. 

In 1971 kwam de NASA-ruimtesonde Mariner 9 in een baan rond Mars terecht en werden er foto’s teruggestuurd. Vooral de beelden van geulen op het Marsoppervlak vielen op en werden door de hele wereld beschouwd als sporen van stromend water. Wat er op de foto’s was te zien, leek veel op wat een vliegtuigpassagier krijgt voorgeschoteld boven de rivierbekken in het westen van de Verenigde Staten. De conclusie lag voor de hand: op een bepaald moment in het verleden was er mogelijk vloeibaar water op het Marsoppervlak. 

Verdere onderzoeken hebben deze conclusie bevestigd. Zo weten we dat Mars in zijn vroege bestaan een oceaan had die het noordelijk halfrond grotendeels bedekte. Er zijn contouren van vroegere stranden en eilanden waarneembaar. Het visuele bewijsmateriaal wordt ondersteund door de chemische samenstelling van de grond en de atmosfeer. Op ongeveer hetzelfde moment dat er het leven ontstond in de oceanen op aarde, moeten er op Mars ook oceanen zijn geweest. 

Mars 101
Mensen worden al duizenden jaren gefascineerd door Mars, van zijn bloedrode uitstraling tot de mogelijkheid van leven op zijn oppervlak. Leer hoe de rode planeet werd gevormd uit gas en stof en wat zijn poolkappen mogelijk betekenen voor het leven zoals wij dat op Aarde kennen.

Vanwege zijn kleine massa kon Mars zijn oceaan niet behouden. Het water verdampte en de uv-straling van de zon deed de rest. Het water werd ontleed in waterstof en zuurstof, en het lichte waterstof ontsnapte naar de ruimte; de zwaartekracht van de planeet was simpelweg niet sterk genoeg om het vast te houden. Dat neemt echter niet weg dat de processen die verantwoordelijk waren voor het leven op aarde ook op de jonge planeet Mars een kans hebben gehad om leven voort te brengen. 

De volgende belangrijke gebeurtenis in de ontdekking van Mars was de landing van de ruimtesondes Viking 1 en 2 in 1976. Hun foto’s van het Marsoppervlak waren een sensatie. De Marslanders gingen in vier experimenten op zoek naar bewijs van leven, maar tot grote teleurstelling van het publiek en de wetenschap konden ze dat niet leveren. Hoewel een van de experimenten aanvankelijk positieve resultaten leek op te leveren, hadden wetenschappers al snel door dat de waarden die ze ontvingen mogelijk het resultaat waren van chemische reacties in de bodem van de planeet. 

Op 4 juli 1997 landde Sojourner, de eerste Marsrover, of Marswagentje, op het planeetoppervlak. Sojourner was ongeveer even groot als een tafelblad en kon korte afstanden op het oppervlak afleggen. Tijdens de drie maanden waarin hij operationeel was, overbrugde Sojourner een afstand van zo’n honderd meter, waarbij hij de chemische samenstelling van de Marsbodem onderzocht. Hij stond in contact met de aarde via apparatuur op het niet- beweegbare basisstation. Het laatste contact met Sojourner dateert van september 1997. De ruimtesonde is onder meer te zien in de films The Martian, waarin een gestrande astronaut het Marswagentje gebruikt om te communiceren met de aarde. 

De volgende stap werd gezet in 2004, toen de Marswagentjes Spirit en Opportunity een succesvolle landing maakten op het Marsoppervlak. Spirit slaagde erin gegevens terug te sturen, tot hij in 2010 vast kwam te zitten in de zandbodem. Tijdens zijn verblijf legde hij iets minder dan acht kilometer af; het was de eerste rover die gesteente afsleep van het Marsoppervlak en analyseerde. Zijn tweelingbroer Opportunity bleek nog succesvoller en stuurde tot februari 2019 gegevens door vanaf het Marsoppervlak. De rover had toen veertig kilometer afgelegd, wat een recordafstand is voor een voertuig op een andere planeet. 

Curiosity, de recentste en meest complexe rover, landde in 2012 op Mars. Curiosity moet onderzoeken of de omstandigheden op Mars zich lenen voor het bestaan van microbieel leven, of wellicht hebben geleend in het verleden. Tot nu toe heeft de rover in zijn tocht naar de geologische formatie Mount Sharp ongeveer 25 kilometer afgelegd. Curiosity heeft een aantal ontdekkingen gedaan met veel nieuwe aanwijzingen voor de aanwezigheid van water op Mars. Zo werden er mineralen gevonden die alleen in water worden gevormd en foto’s teruggestuurd van sedimentgesteenten die alleen voorkomen op de bodem van meren en oceanen. Bovendien heeft Curiosity ook een kleine hoeveelheid methaan gedetecteerd in de Martiaanse atmosfeer, wat kan wijzen op de aanwezigheid van levende micro-organismen. 

Terwijl Curiosity op weg was naar Mount Sharp, bespeurde de Mars Reconnaissance Orbiter, een van de vele ruimtesondes die rond de rode planeet draaien, strepen op hellingen die afhankelijk van de seizoenen een lichtere of donkere kleur kregen. Volgens een van de theorieën zijn de strepen het gevolg van zout water dat naar de oppervlakte komt. Het idee hierachter is dat opgeloste zouten het vriespunt van water zouden verlagen, zoals strooizout op een bevroren stoep ervoor zorgt dat het ijs smelt. Als dat daadwerkelijk het geval blijkt te zijn, is het aannemelijker geworden dat zich ook vandaag de dag nog vloeibaar water onder het Marsoppervlak bevindt. 

Een foto van de Kimberleyformatie op Mars, gemaakt door de NASA-rover Curiosity. De gesteenten op de voorgrond liggen in dalende lijn richting de voet van Mount Sharp, wat het vermoeden versterkt dat er water stroomde naar een bekken nog voordat de berg werd gevormd. De kleuren werden zo aangepast dat de lucht en de gesteenten er ongeveer hetzelfde uitzien als op aarde, om geologen te helpen bij het interpreteren van de rotsen.

Foto van NASA/ JPL-Caltech/MSSS

Mars 2020, een rovermissie van NASA die staat gepland voor later dit jaar, zal gebruikmaken van een verbeterde versie van Curiosity en onder meer op zoek gaan naar bewijs van leven op de planeet. Dit is een heel belangrijk onderzoek, aangezien we tot nu toe slechts weet hebben van één vorm van leven: het onze. Bewijsmateriaal voor leven op Mars (zowel uit het verleden als uit het heden) zou erop kunnen wijzen dat er op meer plekken in het universum leven is. 

De reden voor de publieke belangstelling voor Mars is simpel: het zal de eerste plaats in het zonnestelsel zijn die wordt gekoloniseerd door de mens. Maar er moeten uiteraard nog veel obstakels worden overwonnen voordat het zover is. Het feit dat Mars een dunne atmosfeer heeft en geen magnetisch veld, betekent dat het planeetoppervlak voortdurend wordt blootgesteld aan de deeltjesstraling van de zon en uit het heelal waartegen wij op aarde juist worden beschermd dankzij de atmosfeer en het magnetisch veld. Kolonisten op Mars zullen het merendeel van hun tijd moeten doorbrengen in een afgeschermde omgeving, misschien zelfs ondergronds. Bovendien zullen ze daarbuiten een speciaal drukpak moeten dragen om te voorkomen dat het vocht in hun longen begint te koken als gevolg van de dunne atmosfeer. Ondanks al deze problemen zijn veel wetenschappers en ingenieurs actief bezig met de voorbereiding van een eerste migratie van de mensheid naar een buitenaardse planeet.

Dit verhaal over Mars verscheen in de ruimtespecial van National Geographic.

Lees verder

Verken de manen van Jupiter

Er zijn ondergrondse oceanen op de manen, maar is er ook leven?

Mars is aan het zoemen, en wetenschappers weten niet waarom

De nieuwste robot-geoloog van de NASA vangt op de Rode Planeet een vreemde trilling op.
Lees meer