Astronomie

Kookt zand op Mars? Bekijk het popcorneffect

Een pas ontdekt geologisch proces biedt inzicht in de seizoengebonden vorming van geulen op de kale heuvels van Mars.

Door Michael Greshko
Foto's Van NASA

2 mei 2016

In de afgelopen vijf jaar hebben wetenschappers tot vermoeiens toe naar het oppervlak van Mars getuurd, waar ze geulen in het landschap zagen die ogenschijnlijk door stromen zout water in de Marsbodem werden geëtst. Maar uit nieuw onderzoek blijkt dat deze en soortgelijke formaties mogelijk het gevolg zijn van een proces dat we op aarde niet kennen: kokend smeltwater dat bodemdeeltjes als knappend popcorn doet opspringen.

Het verrassende geologische fenomeen, beschreven in Nature Geoscience, werd tijdens een gesimuleerde Martiaanse dag in het laboratorium nagebootst. De ontdekking kan mede verklaren waarom de berghellingen van Mars ‘terugkerende hellinglijnen’ vertonen, de raadselachtige geulen waarover planetologen zich al sinds de ontdekking ervan in 2011 het hoofd breken.

Door de donkere kleur van de geulen, de gestage verspreiding ervan en een bodem die is bezaaid met zoutafzettingen, denken onderzoekers dat het gaat om riviertjes van pekel (met zout verzadigd water) die momenteel op Mars stromen, iets wat mogelijke primitieve levensvormen op de planeet van pas zou komen.

Maar hoe deze geulen precies worden gevormd, blijft een raadsel, vooral omdat het oppervlak van de planeet hoogst ongunstig is voor stromend water. De Martiaanse atmosfeer is kurkdroog en ruim vijftigmaal ijler dan aardse lucht rond de top van de Mount Everest.

“Wat we op Mars niet hebben, zijn videocamera’s die deze fenomenen in de gaten houden – Het zou geweldig zijn als we die hadden”, zegt Susan Conway, eveneens van de Universiteit van Nantes en een van de auteurs van de studie. “We weten niet wat er in korte tijdspannes gebeurt. Hoe ontstaan ze? Hoe breiden ze zich uit?”

(Onder)druk

Om uit te zoeken hoe de geulen door omlaag sijpelend water langs de helling van een Martiaanse heuvel worden gevormd, creëerden Conway en hun collega’s namaakheuvels in de Large Mars Chamber van de Britse Open University: een stalen decompressiekamer zoals die ook door duikers wordt gebruikt.

Bij aardse luchtdrukwaarden en temperaturen, rond 20°C, sijpelde water van een smeltend ijsblokje omlaag over een schuin oppervlak dat was bedekt met een dunne ‘bodem’ van zand, waarbij het zand donker kleurde zonder dat het werd verplaatst.

Maar toen het team de proef onder Martiaanse luchtdrukomstandigheden herhaalde, gebeurde er iets vreemds: het ijs smolt, het water sijpelde in de bodem en begon daarna te koken, waarbij het zandkorreltjes opwierp en de helling af gooide; vóór de kop van het waterstroompje ontstond zo een hoopje zand.

Naarmate het water bleef doorkoken, werd het hoopje steeds instabieler en gleed tenslotte de heuvel af, waarbij een smalle richel werd gevormd. Het water bleef langs deze richel de helling af stromen, waarbij weer andere hoopjes en richels werden gevormd. Uiteindelijk ontstond door dit proces een uitgebreid stelsel van kanaaltjes van zo’n dertig centimeter lengte, geflankeerd door richels. De kanaaltjes deden sterk denken aan de hellinglijnen op Mars.

Hoewel de onderzoekers wisten dat water onder Martiaanse luchtdrukwaarden gaat koken, waren ze volledig verrast door de uitwerking ervan op zand. “We verwachtten dit totaal niet”, zegt Conway. “We dromden samen rond de decompressiekamer en riepen ‘Wow, dit is waanzinnig! Laten we hopen dat het geen toevalstreffer is.’”

Koudwatervrees?

Conway stelt dat het nieuwe verschijnsel, dat ook met pekelwater optreedt, zelfs bij weinig water tot de verplaatsing van grote hoeveelheden zand kan leiden  – nieuw bewijs voor het idee dat de terugkerende lijnen op de Martiaanse hellingen worden veroorzaakt door stromend water, zij het niet op de manier zoals oorspronkelijk werd gedacht.

Maar experts die geen deel uitmaken van de studie, houden een slag om de arm, vooral omdat de opzet van het experiment bewust was vereenvoudigd. Jennifer Hanley van het Lowell Observatory, expert in de studie naar buitenaards ijs, wijst erop dat het experiment werd uitgevoerd bij ideale Martiaanse zomertemperaturen. De terugkerende lijnen ontstaan echter ook in de Martiaanse lente, wanneer de temperatuur aan de oppervlakte veel lager ligt.

Een groot obstakel voor de uiteindelijke oplossing van het raadsel is het feit dat we de lijnen op de Martiaanse hellingen niet van dichtbij kunnen bekijken. Zelfs de Mars Reconnaissance Orbiter van de NASA, die in zijn omloopbaan rond Mars de camera met de hoogste resolutie op de planeet richt, zou dat niet kunnen.

En een Marsrover mag absoluut niet in de buurt komen om een kijkje te nemen, want de NASA houdt zijn robotvoertuigjes ver van de lijnen vandaan, om deze plekken te behoeden voor zelfs het kleinste risico op besmetting met aards leven. Dat zou namelijk elke zoektocht naar Martiaans leven zinloos maken of zelfs een ware invasie van aardse microben kunnen veroorzaken.

“We kennen organismen die in dit soort extreem zoute omgevingen leven”, zegt Hanley. “Het is zeer verleidelijk – maar de vraag is hoe we deze lijnen van dichtbij kunnen onderzoeken zonder onze eigen verstorende invloeden mee te brengen of mogelijk zelfs leven te introduceren.”

Toch “vond ik het een goede manier om laboratoriumgegevens te gebruiken voor een beter inzicht in iets waar we nog geen verklaring voor hebben”, voegt ze eraan toe. “Het is zeker iets waarmee we rekening moeten houden als we deze vloeibare stromen willen begrijpen.”