Dankzij de vele missies die Mars de afgelopen jaren hebben bestudeerd, weten wetenschappers dat de planeet ongeveer 4 miljard jaar geleden een heel andere plaats was. Naast een dichtere atmosfeer was Mars ook een warmere en nattere plek, met vloeibaar water dat een groot deel van het oppervlak van de planeet bedekte. Helaas, toen Mars in de loop van honderden miljoenen jaren zijn atmosfeer verloor, verdwenen deze oceanen geleidelijk.
Wanneer en waar deze oceanen zijn gevormd, is het onderwerp geweest van veel wetenschappelijk onderzoek en debat. Volgens een nieuwe studie door een team van onderzoekers van UC Berkeley was het bestaan van deze oceanen gekoppeld aan de opkomst van het Tharis-vulkanische systeem. Ze theoretiseren verder dat deze oceanen honderden miljoenen jaren eerder gevormd waren dan verwacht en niet zo diep waren als eerder werd gedacht.
De studie, getiteld "Timing of oceans on Mars from shoreline deformation", verscheen onlangs in het wetenschappelijke tijdschrift Natuur. De studie werd uitgevoerd door Robert I. Citron, Michael Manga en Douglas J. Hemingway - een afgestudeerde student, professor en postdoctoraal onderzoeker van de afdeling Aarde en Planetaire Wetenschappen en het Centrum voor Integratieve Planetaire Wetenschappen aan respectievelijk UC Berkeley.
Zoals Michael Manga uitlegde in een recent persbericht van Berkeley News:
'De aanname was dat Tharsis zich snel en vroeg vormde in plaats van geleidelijk, en dat de oceanen later kwamen. We zeggen dat de oceanen dateren van vóór en vergezeld gaan van de lavastromen die Tharsis hebben veroorzaakt. "
Het debat over de omvang en omvang van de voorbije oceanen van Mars is te wijten aan enkele inconsistenties die zijn waargenomen. In wezen, toen Mars zijn atmosfeer verloor, zou het oppervlaktewater zijn bevroren om ondergrondse permafrost te worden of zou het de ruimte zijn ontsnapt. Die wetenschappers die niet geloven dat Mars ooit oceanen had, wijzen erop dat de schattingen van hoeveel water verborgen of verloren had kunnen gaan, niet consistent zijn met schattingen van de afmetingen van de oceanen.
Bovendien is het ijs dat nu in de poolkappen is geconcentreerd niet genoeg om een oceaan te creëren. Dit betekent dat er ofwel minder water aanwezig was op Mars dan eerdere schattingen aangeven, of dat een ander proces verantwoordelijk was voor waterverlies. Om dit op te lossen, creëerden Citron en zijn collega's een nieuw model van Mars waar de oceanen zich voor of tegelijkertijd met Mars 'grootste vulkanische kenmerk - Tharsis Montes, ongeveer 3,7 miljard jaar geleden, vormden.
Omdat Tharsis destijds kleiner was, veroorzaakte het niet hetzelfde niveau van vervorming van de aardkorst als later. Dit zou met name het geval zijn geweest voor de vlaktes die het grootste deel van het noordelijk halfrond bedekken en waarvan wordt aangenomen dat het een oude zeebodem was. Aangezien dit gebied niet onderhevig was aan dezelfde geologische verandering die later zou komen, zou het ondieper zijn geweest en ongeveer de helft van het water bevatten.
'De aanname was dat Tharsis zich snel en vroeg vormde in plaats van geleidelijk, en dat de oceanen later kwamen', zei Manga. "We zeggen dat de oceanen dateren van vóór en vergezeld gaan van de lavastromen die Tharsis hebben veroorzaakt."
Daarnaast theoretiseerde het team ook dat de vulkanische activiteit die Tharsis creëerde mogelijk verantwoordelijk was voor de vorming van de vroege oceanen van Mars. In feite zouden de vulkanen gassen en vulkanische as in de atmosfeer hebben gespoten, wat zou hebben geleid tot een broeikaseffect. Dit zou het oppervlak hebben verwarmd tot het punt waarop vloeibaar water zou kunnen ontstaan, en zou ook ondergrondse kanalen hebben gecreëerd waardoor water de noordelijke vlaktes kon bereiken.
Hun model gaat ook in tegen andere eerdere veronderstellingen over Mars, namelijk dat de voorgestelde kustlijnen erg onregelmatig zijn. In wezen varieert wat wordt verondersteld eigendom te zijn geweest aan het "waterfront" op het oude Mars in hoogte met wel een kilometer; terwijl op aarde de kustlijnen gelijk zijn. Ook dit kan worden verklaard door de groei van het vulkanische gebied Tharsis, ongeveer 3,7 miljard jaar geleden.
Met behulp van de huidige geologische gegevens van Mars kon het team nagaan hoe de onregelmatigheden die we vandaag zien, zich in de loop van de tijd hadden kunnen vormen. Dit zou zijn begonnen toen de eerste oceaan van Mars (Arabië) 4 miljard jaar geleden begon te vormen en het was er om de eerste 20% van de groei van Tharsis Montes te zien. Naarmate de vulkanen groeiden, werd het land depressief en veranderde de kustlijn in de loop van de tijd.
Evenzo kunnen de onregelmatige kustlijnen van een volgende oceaan (Deuteronilus) door dit model worden verklaard door aan te geven dat het zich tijdens de laatste 17% van de groei van Tharsis heeft gevormd - ongeveer 3,6 miljard jaar geleden. Het Isidis-kenmerk, dat een oud meer lijkt te zijn dat enigszins verwijderd is van de Utopia-kustlijn, zou ook op deze manier kunnen worden verklaard. Toen de grond vervormde, maakte Isidis niet langer deel uit van de noordelijke oceaan en werd het een verbonden meer.
"Deze kusten zouden kunnen zijn geplaatst door een grote hoeveelheid vloeibaar water die voor en tijdens de plaatsing van Tharsis bestond, in plaats van erna", zei Citron. Dit komt zeker overeen met het waarneembare effect dat Tharsis Mons heeft gehad op de topografie van Mars. Het volume ervan creëert niet alleen een uitstulping aan de andere kant van de planeet (het vulkanische complex Elysium), maar ook een enorm kloofsysteem ertussenin (Valles Marineris).
Deze nieuwe theorie verklaart niet alleen waarom eerdere schattingen over het watervolume in de noordelijke vlaktes onnauwkeurig waren, maar kan ook de valleienetwerken verklaren (doorsneden door stromend water) die rond dezelfde tijd verschenen. En de komende jaren kan deze theorie worden getest door de robotmissies die NASA en andere ruimteagentschappen naar Mars sturen.
Overweeg NASA's verkenning van het interieur met behulp van de missie Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport (InSight), die gepland is voor lancering in mei 2018. Eenmaal op Mars zal deze lander een reeks geavanceerde instrumenten gebruiken, waaronder een seismometer, temperatuursonde en radiowetenschappelijk instrument - om het interieur van Mars te meten en meer te leren over de geologische activiteit en geschiedenis ervan.
NASA verwacht onder meer dat InSight de overblijfselen van de bevroren oceaan van Mars in het binnenland en mogelijk zelfs vloeibaar water zou kunnen detecteren. Naast de Mars 2020 rover, de ExoMars 2020en eventuele bemande missies, deze inspanningen zullen naar verwachting een completer beeld geven van het verleden van Mars, inclusief wanneer er grote geologische gebeurtenissen plaatsvonden en hoe dit de oceaan en de kustlijnen van de planeet zou kunnen hebben beïnvloed.
Hoe meer we leren over wat er de afgelopen 4 miljard jaar op Mars is gebeurd, hoe meer we leren over de krachten die ons zonnestelsel hebben gevormd. Deze onderzoeken helpen ook om wetenschappers te helpen bepalen hoe en waar levensdragende omstandigheden kunnen ontstaan. Dit (hopen we) zal ons op een dag helpen het leven in een ander sterrenstelsel te lokaliseren!
De bevindingen van het team waren ook het onderwerp van een paper dat deze week werd gepresenteerd op de 49e conferentie over maan- en planeetwetenschappen in The Woodlands, Texas.
Meer nieuws: Berkeley News, Natuur
