Onder de gletsjers van Mars kunnen veelbelovende meren liggen

De heldere reflecties op radarbeelden van de zuidpool van de rode planeet wijzen mogelijk op ondergrondse meren of reservoirs met zout slib. Daar zou leven in kunnen voorkomen.

Wednesday, September 30, 2020,
Door Nadia Drake
Op een samengestelde afbeelding van Mars die in april 2005 werd gemaakt door de Mars Global ...

Op een samengestelde afbeelding van Mars die in april 2005 werd gemaakt door de Mars Global Surveyor van NASA is de ijskap op de zuidpool van Mars te zien, waar zich zo'n anderhalve kilometer onder het ijs mogelijk meren van vloeibaar water bevinden.

Foto van NASA/JPL/Malin Space Science Systems

Volg het water”, is vaak het credo van wetenschappers die op zoek zijn naar buitenaards leven. Een van de beste plekken daarvoor is wellicht de Martiaanse zuidpool. Nieuw onderzoek heeft uitgewezen dat daar - onder ongeveer anderhalve kilometer ijs - verschillende kleinere meertjes rond een groot meer liggen.

“Dit is niet gewoon een toevallig waterlichaam, dit is een systeem,” vertelt Elena Pettinelli van de Università degli Studi Roma Tre, die co-auteur is van hetartikel waarin de observaties onlangs werden beschreven in het vakblad Nature Astronomy.

In 2018 maakten wetenschappers de ontdekking bekend van een groot subglaciaal meer, vermoedelijk een zoutwatermeer met een doorsnede van zo'n twintig kilometer. Nader onderzoek door hetzelfde team leverde nu observaties op van minstens nog drie andere waterlichamen die kleiner zijn dan de eerste maar in hetzelfde gebied liggen. Die zoutwaterreservoirs, mogelijk overblijfselen van wat ooit een oceaan was, zouden oases kunnen zijn waarin leven voorkomt.

“Het systeem bestond waarschijnlijk al lang geleden, toen de planeet heel anders was, en dit is daar mogelijk een restant van,” aldus Pettinelli.

Maar niet alle Marsonderzoekers zijn ervan overtuigd dat de ondergrondse reservoirs vloeibaar water bevatten. Volgens sommige wetenschappers klopt die interpretatie van de waarnemingen niet met andere observaties uit hetzelfde gebied. De gebieden zouden eerder een soort drassige modderpoelen zijn dan Martiaanse zwemwatertjes. Wetenschappers vragen zich bovendien af hoe water vloeibaar kan blijven in een gebied waar het hoogstzelden warmer wordt dan zo'n honderd graden onder nul.

“Misschien hooguit brokkelig slib?” schrijft Jack Holt van de University of Arizona in een e-mail. Hij doet onderzoek naar Mars met behulp van soortgelijke technieken. “Ik heb geen idee wat dit zou kunnen zijn.”

De polen onderzoeken op zoek naar verborgen meren

Ruim tien jaar geleden besloten Pettinelli en haar collega's zich te concentreren op een gebied op Mars dat de ‘South Pole Layered Deposits’ wordt genoemd. Op radarbeelden waren daar heldere, weerschijnende vlakken te zien onder de bevroren gletsjers.

“We waren niet op zoek naar water,” vertelt ze. “We waren op zoek naar heldere objecten en probeerden erachter te komen wat dat waren.”

Om onder het ijs te kunnen kijken, richtte het team een radar genaamd MARSIS op de reservoirs. Deze bevindt zich aan boord van ruimtesonde Mars Express van de Europese Ruimtevaartorganisatie en zendt radiogolven richting Mars. Die dringen door de oppervlaktelagen en worden, wanneer ze op een verandering van dichtheid of samenstelling stuiten, weerkaatst richting de sonde.  Door de patronen in de teruggekaatste radiogolven te ontcijferen, kunnen wetenschappers achterhalen wat zich onder het oppervlak van een planeet bevindt, of dat een vloeistof is, of gesteente of slib.

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.

 

De data die tussen 2012 en 2015 werden verzameld leken er in eerste instantie op te wijzen dat zich onder een gebied dat Ultimi Scopuli wordt genoemd een groot, zout meer bevond. Het zout op Mars is al even bijzonder als de planeet zelf: het is niet het gebruikelijke natriumchloride maar het zijn giftige perchloraten die afkomstig zijn van het roodkleurige oppervlak van de planeet. Het onderzoeksteam bepaalde op basis van 29 observaties dat het meer zo'n twintig kilometer in doorsnede is. Maar er bestonden twijfels, bij andere wetenschappers maar ook in het team zelf, over de vraag of het meer wel een vloeistof bevatte, en geen slib.

“We kunnen niet vaststellen welke van de twee het is,” zei Pettinelli toen. “We beschikken niet over genoeg informatie om te kunnen zeggen of het een meer is of verzadigd sediment, zoals een aquifer.”

Nu, na 105 nieuwe observaties uit de periode tussen 2015 en 2019 en het bekijken van een groter gebied, lijken de eerste bevindingen te worden bevestigd. Pettinelli en haar collega's hebben de nieuwe data bovendien verwerkt met technieken die vaak worden gebruikt om te zoeken naar meren onder de ijskappen rond de aardpolen. Uit de analyses bleek niet alleen dat het reservoir water bevatte, maar ook dat er nog drie kleinere plassen omheen liggen, die van het grote meer zijn afgescheiden door droge grond.

Het team is ervan overtuigd dat het grotere reservoir zout water bevat, maar volgens Pettinelli zouden de kleinere plassen heel goed kunnen bestaan uit drassig sediment. Dat is een omgeving waar nog steeds leven zou kunnen voorkomen.

“Ik ben het met de auteurs eens dat de meest plausibele verklaring voor de MARSIS-observaties de aanwezigheid is van een reservoir aan vloeibaar water dat omringd wordt door ofwel kleinere plassen van vloeibaar water of poelen van drassig sediment,” schrijft Steve Clifford van het Planetary Science Institute in een e-mail.

Het verdwijnende water van Mars 

Hoewel er op aarde en op de ijsmanen rond de buitenste planeten in ons zonnestelsel vloeibaar water in overvloed is, bleek dat op Mars nog verrassend lastig te vinden. Op het planeetoppervlak heeft het overal zijn sporen nagelaten, in de vorm van uitgesleten rivierbeddingen, uitwaaierende delta's en voormalige kusten, waardoor wetenschappers weten dat Mars vroeger natter was dan nu, en misschien zelfs een gematigd en vriendelijk klimaat had.

Welk klimaat er precies heerste in die oerwereld is nog onderwerp van discussie. Maar het is duidelijk dat er al vroeg in de geschiedenis van de planeet een klimaatverandering optrad, waardoor Mars van een waterwereld de dorre planeet werd die we tegenwoordig zien. De vraag die wetenschappers bezighoudt is: waar is al dat water gebleven?

Een deel van het water zit opgesloten in de ijskappen die de polen van de planeet bedekken: permanente ijsafzettingen die ieder per seizoen krimpen en aangroeien. De helder oplichtende poolkappen die de telescopen waarnemen worden al tientallen jaren bestudeerd door wetenschappers die proberen aan de opgestapelde lagen historische gegevens te ontfutselen die daarin mogelijk bewaard zijn gebleven.

De heldere reflecties onder de ijskappen zouden een aanwijzing kunnen zijn voor een deel van die geschiedenis.Toch vragen sommige Mars-deskundigen zich nog steeds af wat zich nou precies onder de gletsjers bevindt.

Een mysterie in de diepte

Volgens Holt zijn de nieuwe data overtuigender dan de eerste bevindingen. Maar hij is er nog steeds niet zeker van dat het team de observaties op de juiste manier heeft geïnterpreteerd. Een andere radar, op de Mars Reconnaissance Orbiter, detecteerde de heldere vlekken niet. Dat zou kunnen komen doordat die radar gebruikmaakt van een andere frequentie, en niet helemaal tot op de bodem van de reservoirs kan kijken, maar de weerspiegeling van een meer is zo helder dat die toch te zien zou moeten zijn, stelt hij.

Daarnaast is de interpretatie van het team niet te rijmen met MARSIS-observaties van gebieden in de buurt waar soortgelijke heldere vlekken doorlopen tot aan de rand van de ijskappen. Volgens Holt heeft tot nu toe niemand kunnen verklaren wat die heldere vlekken zijn. Het zijn in ieder geval geen overdekte zoutwaterreservoirs, want als dat zo zou zijn, dan zou het zoute water in die gebieden naar het oppervlak opstijgen.

“Als we hun logica volgen, zouden we bronnen langs de rand van de gletsjers moeten zien,” stelt hij. “En dat is duidelijk niet het geval.”

Gezien het feit dat er geen zout water langs de randen van de ijskappen opborrelt, zou het mysterie van de zogenaamde ondergrondse meren volgens Holt kunnen worden opgelost door dezelfde analytische technieken toe te passen op een uitgebreidere dataset. Daarin zouden dan ook die andere gebieden met heldere reflecties moeten worden opgenomen. Hij wijst er bovendien op dat de waargenomen diëlektrische permittiviteit (de mate waarin een medium in staat is om een elektrische lading vast te houden) van de vloeistof te laag is voor zout water.

“Als er een meer zou zijn, of een grote hoeveelheid vloeistof, zou de waarde veel hoger zijn dan wat ze nu meten,” stelt hij. En zelfs als er een verklaring zou zijn voor deze metingen waarbij water een rol speelt “moet je nog verklaren hoe het kan dat het in die omstandigheden vloeibaar is.”

Water in een woestenij van ijs? 

IJs kan niet zo eenvoudig smelten op de ijzige Martiaanse polen. Aan het oppervlak van de planeet schommelt de temperatuur rond de 165 graden onder nul. Hoewel het onder het ijs iets warmer is, is het waarschijnlijk nergens zo warm dat water vloeibaar kan blijven.

“Het is er nogal frisjes, niet echt aangenaam,” stelt Pettinelli.

In 2019 opperden twee wetenschappers op basis van de eerste bevindingen van het team dat recente magmatische activiteit mogelijk had gezorgd voor een warme plek onder de zuidpool. Misschien, stelden zij, was er een jonge magmakamer opengegaan. De daardoor ontstane warmte zou genoeg zijn om te zorgen dat het zoute water vloeibaar kon blijven. Maar als er geen ondergrondse warmtebron zou zijn, is het lastig om te verklaren hoe er water zou kunnen bestaan.

“Ik ben voorzichtig optimistisch dat het om vloeibaar water gaat,” schrijft een van de twee auteurs, Ali Bramson van de Amerikaanse Purdue University, in een e-mail. “Mijn terughoudendheid heeft vooral te maken met de extreem lage temperaturen.”

Volgens Pettinelli en haar team is vulkanische activiteit niet een heel waarschijnlijke verklaring voor de vloeibare reservoirs. Zij stellen dat de chemische samenstelling van de Martiaanse vloeistof er mogelijk voor zorgt dat die ook bij lage temperaturen vloeibaar blijft. Dat zou volgens Bramson kunnen kloppen, maar het is nog niet wetenschappelijk vastgesteld dat de (chemische) omstandigheden op Mars zo zijn dat er vloeibaar zout water kon ontstaan en dat dit in stand kan blijven.

“Ik ben ervan overtuigd dat er iets vreemds aan de hand is op deze plek, wat zorgt voor een piek in de reflectie,” aldus Bramson. “Als er een of andere bizarre, supergekoelde zoutdrab onder de ijskap ligt, is dat zeker supercool.”

Volgens Clifford kunnen de nieuwe observaties mogelijk helpen om meer duidelijkheid te krijgen over het lot van de verdwenen oceaan van Mars. “Toen in de oertijd het klimaat op Mars afkoelde, is die oceaan mogelijk bevroren en gesublimeerd,” aldus Clifford. Dat houdt in dat het ijs direct verdampte, zonder eerst te smelten. Eenmaal in de atmosfeer zou de waterdamp richting de koude polen zijn getransporteerd en daar zijn afgezet als ijs. Clifford wijst erop dat de poolkappen ooit groter waren, en dat de interne warmtestroming van de planeet veel hoger was, waardoor water aan de onderkant van de ijskappen geleidelijk kon smelten en kon wegsijpelen in de ondergrond.

De verdwenen oceaan van de planeet zou uiteindelijk kunnen zijn opgeslagen als grondwater of permafrost. De plassen zout water die nu nog bestaan zouden de laatste restanten kunnen zijn van dit proces - en ook een plek die bescherming biedt tegen schadelijke straling waar in de loop van miljarden jaren mogelijk leven is ontstaan.

“Het zou natuurlijk superspannend zijn als het vloeibaar water is,” stelt Bramson. “Ik denk dat we allemaal willen dat het vloeibaar water is.”

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

Lees meer