Miljarden jaren geleden had Mars vloeibaar water op het oppervlak in de vorm van meren, beken en zelfs een oceaan die een groot deel van het noordelijk halfrond bedekte. Het bewijs van dit warmere, nattere verleden is op veel plaatsen in het landschap geschreven in de vorm van alluviale waaiers, delta's en mineraalrijke kleiafzettingen. Maar al meer dan een halve eeuw debatteren wetenschappers of er tegenwoordig al dan niet vloeibaar water op Mars bestaat.
Volgens nieuw onderzoek door Norbert Schorghofer - de senior wetenschapper van het Planetary Science Institute - kan zout water met tussenpozen ontstaan op het oppervlak van Mars. Hoewel het van zeer korte duur is (slechts een paar dagen per jaar), zou de mogelijke aanwezigheid van seizoenspekel op het oppervlak van Mars ons veel vertellen over de seizoenscycli van de Rode Planeet, en zou het helpen om een van de meest blijvende mysteries op te lossen.
De studie van Schorghofer, getiteld 'Mars: kwantitatieve evaluatie van het smelten van krokussen achter rotsblokken', verscheen onlangs in The Astrophysical Journal. Om de vraag aan te pakken of seizoensgebonden watervorst kan smelten, waardoor vloeibaar water wordt geproduceerd, overwoog Schorghofer een reeks kwantitatieve modellen, evenals bijgewerkte informatie over warmteconvectie en een driedimensionaal model voor de oppervlakte-energiebalans.
Hoewel veel van het water dat ooit op Mars bestond, is bewaard in de vorm van de poolkappen, is de aanwezigheid van vloeibaar water erg moeilijk te bepalen. De planeet ondergaat seizoensgebonden cycli zoals de aarde, wat zou leiden tot de conclusie dat dit ijs periodiek smelt. De omgeving met lage druk en de snelle temperatuurveranderingen op Mars zorgen er echter voor dat dit ijs lang voordat het zijn smeltpunt bereikt, sublimeert.
Op Mars varieert de atmosferische druk van 0,4 tot 0,87 kilopascal (kPa), wat overeenkomt met minder dan 1% van de aarde op zeeniveau. Dit plaatst het dicht bij de drievoudige puntdruk van H2O - de minimale druk die nodig is om vloeibaar water te laten bestaan. Ondertussen warmt het oppervlak zeer snel op bij blootstelling aan zonlicht, wat resulteert in enorme temperatuurveranderingen gedurende de dag.
Zoals Schorghofer uitlegde in een recent persbericht van PSI:
“Mars heeft veel koude ijsrijke gebieden en veel warme ijsvrije gebieden, maar ijzige gebieden waar de temperatuur boven het smeltpunt stijgt, zijn een zoete plek die bijna onmogelijk te vinden is. Op die zoete plek zou zich vloeibaar water vormen. '
Schorghofer ziet deze 'sweet spots' als gelegen op de middelste breedtegraden rond uitstekende topografie (bijv. Rotsblokken en hoge rotsformaties). In de winter werpen deze regio's voortdurend schaduwen, waardoor zeer koude temperaturen ontstaan waar zich vorst kan ophopen.
Als de lente komt, worden dezelfde plekken blootgesteld aan direct zonlicht. Dit zou ervoor zorgen dat de watervorst na een of twee Marsdagen (ook bekend als sols) tot dicht bij het smeltpunt van water wordt verwarmd. Volgens de gedetailleerde modelberekeningen van Schorghofer zou de temperatuur zeer snel veranderen, van 's ochtends -128 ° C (-200 ° F) tot' s middags -10 ° C (14 ° F).
Waar deze watervorstafzettingen zich op zoutrijke grond vormden, zou hun smeltpunt worden verlaagd tot het punt waar het zou smelten bij -10 ° C. Dit betekent dat niet alle rijp zou sublimeren en gasvormig zou worden. Een deel ervan zou in pekel veranderen die zou blijven bestaan totdat al het ijs is gesmolten of in damp is veranderd. Dit seizoenspatroon herhaalt zich het volgende jaar opnieuw.
Net zoals in het zuidelijke poolgebied, kan kooldioxide-vorst zich ook in de winter ophopen in de schaduwrijke gebieden achter uitstekende topografie. Het smelten van watervorst zou daarom pas plaatsvinden nadat het droogijs was verdampt - een punt dat wetenschappers de 'krokusdatum' noemen. Een of twee sols nadat deze datum is verstreken, zal vloeibaar waterijs beginnen te ontdooien om water te creëren - bekend als "crocus melting".
Deze bevindingen bouwen voort op eerdere experimenten van NASA die lieten zien hoe chloraatrijke omgevingen op Mars de meest waarschijnlijke plaats zouden zijn om water te vinden. Soortgelijke onderzoeken zijn uitgevoerd door tal van wetenschappelijke teams die zich hebben afgevraagd of seizoensgebonden kenmerken rond de evenaarregio's van Mars - bekend als Recurring Slope Lineae (RSL) of "hellingstroken" - het gevolg zijn van pekelvorming.
Tot dusver is er tegenstrijdig bewijs wat de oorzaak is van deze kenmerken en of ze het gevolg zijn van zandlawines ("droge" mechanismen) of vloeibaar water uit grondwaterbronnen, smeltend oppervlakte-ijs of de vorming van pekels ("natte" mechanismen) . Zoals Schorghofer uitlegde, zijn onderzoek en modellering zijn een extra indicatie dat de 'natte' denkrichting correct is.
“Om de vraag te beantwoorden of krokussmelting van seizoensgebonden waterijs daadwerkelijk op Mars plaatsvindt, was een hele reeks gedetailleerde kwantitatieve berekeningen nodig - de cijfers doen er echt toe. Het heeft tientallen jaren geduurd om de nodige kwantitatieve modellen te ontwikkelen. ”
Deze zomer zijn NASA's Mars 2020 rover zal starten vanaf Cape Canaveral om zijn reis van zes maanden naar Mars te beginnen. Eenmaal daar zal het lid worden Nieuwsgierigheid en tal van andere missies die momenteel op zoek zijn naar bewijs van het waterige verleden van Mars. Met een beetje geluk zal er ook enig direct bewijs worden gevonden dat er vandaag de dag vloeibaar water bestaat! Afgezien van het beslechten van een decennialang debat, zou het goed nieuws zijn voor iedereen die hoopt daar in de toekomst heen te gaan!
