Volgens bewijs verzameld door meerdere robotbanen, rovers en landers in de loop van verschillende decennia, begrijpen wetenschappers dat Mars ooit een warmere, waterige plek was. Maar tussen 4,2 en 3,7 miljard jaar geleden begon dit te veranderen. Toen het magnetische veld van Mars verdween, begon de atmosfeer langzaam weg te strippen door zonnewind, waardoor het oppervlak koud en droog bleef en water onmogelijk in vloeibare vorm kon bestaan.
Hoewel veel van het water van de planeet nu geconcentreerd is in de poolkappen, hebben wetenschappers gespeculeerd dat een deel van het water van Mars in het verleden nog steeds ondergronds zou kunnen zitten. Dankzij een nieuwe studie door een team van Italiaanse wetenschappers is nu bevestigd dat er nog steeds vloeibaar water is onder het zuidpoolgebied van Mars. Deze ontdekking heeft een einde gemaakt aan een mysterie van vijftien jaar en het potentieel voor toekomstige missies naar Mars versterkt.
De studie, getiteld "Radarbewijs van subglaciaal vloeibaar water op Mars", verscheen onlangs in het tijdschrift Wetenschap. De studie werd geleid door Roberto Orosei van het National Institute of Astrophysics (INAF) in Italië en omvatte leden van de Italian Space Agency (ASI), het ESA Center for Earth Observation (ESRIN) en meerdere observatoria, onderzoeksinstellingen en universiteiten.
Tot dusver hebben robotmissies aanzienlijk bewijs onthuld van water in het verleden op Mars. Deze omvatten uitgedroogde rivierdalen en gigantische uitstroomkanalen die door orbiters zijn ontdekt, en bewijzen van mineraalrijke bodems die zich alleen kunnen vormen in aanwezigheid van vloeibaar water door rovers en landers. Vroeg bewijs van de ESA's Mars Express sonde heeft ook aangetoond dat er waterijs bestaat aan de polen van de planeet en begraven ligt in de lagen afgewisseld met stof.
Wetenschappers vermoeden echter al lang dat er onder de poolkappen vloeibaar water zou kunnen bestaan, net zoals men denkt dat vloeibaar water ten grondslag ligt aan gletsjers hier op aarde. Bovendien kan de aanwezigheid van zouten op Mars het smeltpunt van ondergronds water verder verlagen en in vloeibare toestand houden, ondanks de temperaturen onder nul die zowel op het oppervlak als onder de grond aanwezig zijn.
Gegevens van de Mars Express ' Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding (MARSIS) -instrument - dat is gebruikt om de zuidelijke poolregio te bestuderen - is niet overtuigend gebleven. Zoals alle gronddoordringende radar, vertrouwt dit instrument op radarpulsen om de oppervlaktetopografie in kaart te brengen en de eigenschappen van de materialen die onder het oppervlak liggen te bepalen.
Gelukkig kon het onderzoeksteam, na uitgebreide analyse, nieuwe technieken ontwikkelen waarmee ze voldoende gegevens met een hoge resolutie konden verzamelen om de aanwezigheid van vloeibaar water onder de zuidelijke ijskap te bevestigen. Zoals Andrea Cicchetti, de operations manager van MARSIS en een co-auteur van het nieuwe papier, aangaf:
"We hadden jarenlang hints gezien van interessante ondergrondse kenmerken, maar we konden het resultaat van de baan om de aarde niet reproduceren, omdat de bemonsteringsfrequenties en resolutie van onze gegevens voorheen te laag waren. We moesten een nieuwe bedrijfsmodus bedenken om wat verwerking aan boord te omzeilen en een hogere bemonsteringsfrequentie te activeren en zo de resolutie van de footprint van onze dataset te verbeteren: nu zien we dingen die voorheen niet mogelijk waren. ”
Wat ze ontdekten was dat het zuidelijke poolgebied bestaat uit vele lagen ijs en stof tot een diepte van ongeveer 1,5 km over een gebied van 200 km breed, en een afwijkend gebied van 20 km breed. Zoals Roberto Orosei, de hoofdonderzoeker van het MARSIS-experiment en hoofdauteur van het artikel, uitlegde in een recent ESA-persbericht:
“Deze ondergrondse anomalie op Mars heeft radareigenschappen die overeenkomen met water of waterrijke sedimenten. Dit is slechts een klein studiegebied; het is een opwindend vooruitzicht om te denken dat er ergens anders nog meer van deze ondergrondse waterzakken zouden zijn, die nog ontdekt moeten worden. ”
Na analyse van de eigenschappen van de gereflecteerde radarsignalen en rekening houdend met de samenstelling van de gelaagde afzettingen en verwachte temperatuurprofielen onder het oppervlak, concludeerden de wetenschappers dat het 20 km brede kenmerk een interface is tussen het ijs en een stabiel lichaam van vloeibaar water . Om MARSIS in staat te stellen een dergelijk stuk water te detecteren, moet het minstens enkele tientallen centimeters dik zijn.
Deze bevindingen vergroten ook de mogelijkheid dat er leven is op Mars, zowel nu als in het verleden. Dit is gebaseerd op onderzoek dat microbieel leven heeft gevonden in het Vostok-meer, dat ongeveer 4 km (2,5 mijl) onder het ijs op Antarctica ligt. Als het leven kan gedijen in zoute, subglaciale omgevingen op aarde, dan is het mogelijk dat ze ook op Mars kunnen overleven. Bepalen of dit het geval is, is het doel van bestaande en toekomstige missies naar Mars.
Zoals Dmitri Titov, een van de Mars Express projectwetenschapper, legde uit:
“De lange duur van Mars Express en de uitputtende inspanning van het radarteam om veel analytische uitdagingen te overwinnen, hebben dit langverwachte resultaat mogelijk gemaakt, wat aantoont dat de missie en het laadvermogen nog steeds een groot wetenschappelijk potentieel hebben. Deze spannende ontdekking is een hoogtepunt voor de planetaire wetenschap en zal bijdragen aan ons begrip van de evolutie van Mars, de geschiedenis van water op onze naburige planeet en de bewoonbaarheid ervan. ”
De Mars Express gelanceerd op 2 juni 2003 en viert dit jaar 15 jaar in de baan van Mars. De komende jaren zal het worden vergezeld door de ESA's ExoMars 2020 missie, NASA's Mars 2020 Rover, en een aantal andere wetenschappelijke experimenten. Deze missies zullen de weg vrijmaken voor een potentiële bemande missie, die NASA van plan is tegen 2030 op te zetten.
Als er inderdaad vloeibaar water op Mars te vinden is, zal dat een lange weg banen om toekomstig onderzoek en zelfs een voortdurende menselijke aanwezigheid aan de oppervlakte te vergemakkelijken. En als er nog steeds leven op Mars is, zal het nauwgezette onderzoek van zijn ecosystemen helpen om de uiterst belangrijke vraag te beantwoorden hoe en wanneer het leven in het zonnestelsel is ontstaan.
