Ruimte

Drie nieuwe inzichten dankzij NASA's ‘Mars Gravity Map’

Een kleurrijke nieuwe kaart toont de verborgen geologie van Mars en kan de seizoensinvloeden op de Rode Planeet verklaren.

Door Michael Greshko
Foto's Van MIT/UMBC-CRESST/GSFC

24 maart 2016

NASA heeft een verbluffende nieuwe kaart van Mars gepubliceerd waarop de planeet met behulp van onzichtbare zwaartekrachtvelden toch zichtbaar is gemaakt; de kaart toont nieuwe details van de hele planeet, van de kern tot de atmosfeer.

“In de kaart zijn de signalen verwerkt van de feitelijke samenstelling van de planeet,” zegt Richard Zurek van het Jet Propulsion Laboratory van de NASA, die niet betrokken was bij het project. “Het is behoorlijk indrukwekkend als je dit in kaart kunt brengen met een ruimtevaartuig dat op bijna 300 kilometer hoogte boven Mars vliegt, turend door de ijle atmosfeer van de planeet.”

Om de zwaartekrachtplooien van Mars te traceren analyseerden MIT-onderzoeker Antonio Genova en zijn team zestien jaar aan metingen van drie Mars-sondes, waarbij ze zochten naar minieme afwijkingen in de posities en snelheden van de sondes, veroorzaakt door variaties in de samenstelling en dus aantrekkingskracht van de planeet. Het resultaat verscheen op 5 maart in het wetenschappelijke tijdschrift Icarus. In het onderzoek zijn minuscule afwijkingen verwerkt – van de top van de hoogste berg in het zonnestelsel, de vulkaan Olympus Mons, tot de gapende afgronden van het Valles Marineris-canyonsysteem.

“Het is zeker een fraai staaltje van analyse,” zegt Zurek, die meent dat de kaart een bijdrage zal leveren aan het debat over de mysterieuze geologische geschiedenis van Mars. Hieronder volgen de drie voornaamste inzichten die de nieuwe zwaartekrachtkaart aandraagt en de raadsels die ermee kunnen worden opgelost. Kooldioxide op Mars is overal

De belangrijkste vondst is misschien wel het feit dat zwaartekracht een uitstekende manier is om weersomstandigheden bij te houden.

Terwijl ze de fluctuerende zwaartekracht van Mars’ koude poolkappen bekeken, zagen Genova en zijn team bewijs voor de stelling dat gedurende de noordelijke winter tot wel 4 biljoen ton kooldioxide in de atmosfeer als droogijs neerslaat en zich op de noordpool ophoopt; hetzelfde gebeurt tijdens de zuidelijke winter op de zuidpool. Deze seizoensgebonden overgang van gas naar ijs vertegenwoordigt ongeveer een zesde deel van de totale massa van de Martiaanse atmosfeer.

Daarnaast slaagde het team erin de CO2-cyclus op de planeet over een periode van zestien jaar te volgen, waardoor ze met behulp van zwaartekrachtvariaties inzicht kregen in de manier waarop de zonnecyclus—de ongeveer elf jaar durende periode van toe- en afnemende zonneactiviteit—deze migratie van CO2 beïnvloedde. Hun berekeningen vielen grotendeels samen met metingen die ter plekke door rovers op het Martiaanse oppervlak waren verricht.

“Met onze gegevens—verzameld door ruimtesondes die in een omloopbaan rond Mars cirkelen—zijn we in staat om de variatie in massa van de poolkappen te meten, en [deze benadering] biedt ons in feite een nieuwe kijk op de evolutie van het klimaat op Mars gedurende de afgelopen één miljard jaar,” zegt Genova.“Begraven kanaal”-theorie begraven

De nieuwe kaart kan ook een verklaring bieden voor de “zwaartekracht-trog” die in het noordelijk laagland van Mars is gevonden, tussen de hooglanden van Tempe Terra en de vlakte van de Acidalia Planitia, de plek waar het sciencefictionboek The Martian en de gelijknamige film zich afspelen.

In eerdere studies was het gedeelte van de trog dat van noord naar zuid loopt en een uitzonderlijk laag zwaartekrachtveld vertoont, geïdentificeerd als een reusachtige waterweg waar ooit water en slib stroomde; later was de geul begraven door de enorme uitbarstingen van de Tharsis-vulkanen op Mars, miljarden jaren geleden. Maar uit de nieuwe analyse blijkt dat de “trog” de geologische grens tussen het (sterk van elkaar verschillend) noordelijk en zuidelijk halfrond van Mars volgt—een duidelijke aanwijzing voor een vouw in de Marskorst (lithosfeer), die ontstond toen de Tharsis-vulkanen imposante hoeveelheden lava uitbraakten.

Deze studie is niet de enige die een grote rol aan de uitbraak van het Tharsis-systeem toekent: in recent onderzoek wordt geopperd dat de vulkaanuitbarstingen de lengteas van de planeet tot wel 20 graden uit het lood wierpen, als gevolg van de toegenomen massa aan het oppervlak.Mars heeft een stroperige kern

De nieuwe analyse was niet oppervlakkig: aan de hand van dezelfde gegevens zagen de wetenschappers ook hoe sterk de Rode Planeet wordt uitgerekt door de aantrekkingskracht van de zon en de Marsmaan Phobos. In aansluiting op een baanbrekende studie uit 2003 constateerden ze dat de bewezen elasticiteit van Mars het best verklaard kan worden door de aanwezigheid van een vloeibare buitenkern van 3400 tot 3600 kilometer dik.

In het binnenste van onze aarde zorgt zo’n vloeibare binnenkern mede voor de aandrijving van de dynamo waaraan onze planeet zijn beschermende magneetveld heeft te danken. De resultaten van Genova kunnen bijdragen aan een verklaring voor het tragische verleden van het Martiaanse magneetveld, dat veranderde van een volledig functionerend schild, zoals dat rond de aarde, tot een flinterdun overblijfsel op het zuidelijk halfrond. Zonder een krachtig en alomvattend magneetveld moet een groot deel van de vroege Martiaanse atmosfeer door zonnedeeltjes zijn weggeblazen, waardoor de oeroceanen op de planeet verdwenen en mogelijk ontluikende Martiaanse levensvormen ten dode waren opgeschreven.

Tamelijk indrukwekkende bevindingen dus – en dat gebaseerd op een kaart die is opgebouwd uit minieme schommelingen van drie kleine en hoogvliegende sondes.

Lees meer