De voorbije levensvatbaarheid van een barre planeet

Alleen in haar vroegste geschiedenis was Mars misschien een gastvrije planeet. Nu is er bijna geen atmosfeer en het vriest er altijd.

Amerikaanse onderzoekers maakten vorige week bekend dat ze mogelijk sporen hebben gevonden van fossiel leven op Mars. Het tumult dat dit bericht veroorzaakt lijkt veel op de opwinding die twintig jaar geleden ontstond toen de op Mars gelande Viking 1 signalen naar de Aarde zond die leken te wijzen op biologische activiteit in de bodem. Dit bleek later een vergissing. Mars was, tenminste op de landingsplaats van de Viking, morsdood.

Viking 1 en zijn iets later gelande dubbelganger Viking 2 bleken te zijn neergekomen in een bar, woestijnachtig landschap dat af en toe door felle stofstormen wordt beroerd en waarin de temperatuur vrijwel permanent ver onder het vriespunt ligt. Op de planeet heerst een eeuwigdurende ijstijd. De atmosfeer van Mars bestaat voor 95 procent uit koolzuurgas en is heel ijl: aan het oppervlak heerst een druk van minder dan 0,01 atmosfeer. Door het vrijwel ontbreken van een atmosfeer wordt het Marsoppervlak geteisterd door de ultraviolette straling van de zon.

Maar er bleef een sprankje hoop op leven in het verleden van Mars. Onderzoek naar het ontstaan van de planeten wijst erop dat Mars in het begin een vriendelijker oord moet zijn geweest: een warme planeet met heetwaterbronnen, regen, rivieren en meren. Mars is gelijktijdig met de Aarde (en met Venus en Mercurius) uit dezelfde oermaterie ontstaan. Kort na dit ontstaan moeten door vulkanen op Mars - net als op Aarde - enorme hoeveelheden koolzuurgas en waterdamp zijn uitgebraakt, voldoende om een dampkring te vormen met aan het oppervlak een druk van twee atmosfeer. De gassen hielden zoveel zonnewarmte vast, dat de temperatuur boven het vriespunt lag.

De droge geulen en valleien op het oudere oppervlak van Mars suggereren dat er op de jonge planeet ooit water heeft gestroomd. Waarschijnlijk is het grootste deel van het water later door verdamping in de ruimte verdwenen, tegelijk met het grootste deel van de dampkring zelf. De precieze oorzaken daarvan zijn nog niet duidelijk, maar waarschijnlijk speelden de relatief snelle afname van vulkanische activiteit en de relatief geringe zwaartekracht een belangrijke rol.

Vier miljard jaar geleden werd Mars bovendien gebombardeerd door de reusachtige steenbrokken die na het ontstaan van het zonnestelsel waren achtergebleven. Tijdens dat bombardement werd een groot deel van de atmosfeer de ruimte in geslingerd en kwam aan de warme en natte Noachicum-periode op Mars definitief een einde. Sommige astronomen denken dat een deel van het water in de bodem is gezakt en zich daar ook nu nog bevindt, mogelijk in de vorm van permafrost.

In de poolgebieden op Mars zijn gelaagde afzettingen te zien, die door sommige planeetonderzoekers worden geïnterpreteerd als het gevolg van klimaatsveranderingen, ongeveer zoals de afwisseling van ijstijden en warmere perioden op Aarde. Die veranderingen zouden samenhangen met variaties in de rotatie-as van Mars. Als die as schuiner gaat staan, worden de poolgebieden warmer, verdampt het daar opgeslagen koolzuurijs, wordt de atmosfeer dikker en stijgt de temperatuur, waardoor er wellicht ook weer vloeibaar water aan het oppervlak komt. Op Mars zou het dus af en toe warmer kunnen zijn geweest, maar vele astronomen betwijfelen of dat ook tot de wederverschijning van water zal hebben geleid.

Als op Mars ooit een begin is gemaakt met het creëren van leven, moet dat zijn gebeurd in de allereerste 500 miljoen jaar, in het Noachicum. In die periode waren de condities op Mars ruwweg vergelijkbaar met die op de jonge Aarde. In de toen nog hete atmosfeer en meren waren wellicht dezelfde ingrediënten aanwezig en bestonden mogelijk dezelfde kansen voor het ontstaan van leven. Volgens de meest recente theorie is het leven op Aarde ontstaan in een nog zuurstofloos milieu, in het mineraalrijke, kokend hete water in vulkanische gebieden. In zulke gebieden gedijen namelijk de meest eenvoudige eencelligen op Aarde: de hyperthermofiele bacteriën.

Maar als toen ook op Mars primitieve organismen zijn ontstaan, is het niet verwonderlijk dat die zich niet verder hebben kunnen ontwikkelen. Toen Mars een half miljard jaar oud was, verloor deze planeet immers zijn dichte atmosfeer en zijn water en werd het droge oppervlak blootgesteld aan ultraviolette, steriliserende zonnestraling. Maar het is natuurlijke mogelijk dat de sporen van de allereerste levensvormen in gesteenten belandden en daarin bewaard zijn gebleven, net zoals de allereerste levensvormen op Aarde. Sommige onderzoekers denken zelfs dat men niet mag uitsluiten dat er nu nog levende eencelligen diep in de Marsbodem leven - in water verhit door diepe vulkanische activiteit.

Aanwijzingen voor het vóórkomen van heet water op de prille planeet Mars worden sinds kort ook gevonden op Aarde. Deze aanwijzingen komen van de twaalf meteorieten die afkomstig zijn van Mars en op Aarde, op Antarctica, zijn gevonden. Ze zijn ooit door de inslag van een groter object uit het Marsoppervlak losgeslagen. Het zijn basalten en verwante gesteenten, die nu in laboratoria worden onderworpen aan bijna elke analyse die men maar kan bedenken. Vrijwel al deze meteorieten bevatten mineralen die ook bij heetwaterbronnen op Aarde worden gevonden.

Antartica

Over de allereerste periode van de Aarde, en impliciet dus ook die van Mars, is weinig bekend, omdat er geen gesteenten uit die tijd bewaard zijn gebleven. Daarom raakten Amerikaanse onderzoekers zo opgewonden toen zij twee jaar geleden ontdekten dat een in 1984 op Antarctica gevonden meteoriet, die aanvankelijk was aangezien voor een 'gewone' meteoriet (een stuk van een planetoïde), maar afkomstig bleek van Mars en maar liefst 4,5 miljard jaar oud was.

Deze oudste Marsmeteoriet, de nu wereldberoemd geworden ALH 84001, die 15 miljoen jaar geleden werd weggeslingerd vanaf het zuidelijk halfrond van Mars, bevat carbonaatglobulen die jonger zijn dan het stollingsgesteente zèlf. In december 1994 maakte een groep Amerikaanse onderzoekers in Nature bekend dat deze carbonaten ná het ontstaan van het gesteente in een heet, waterrijk milieu moeten zijn gevormd. Toen ging de bal aan het rollen die zou leiden tot de recente ontdekking van mogelijke sporen van leven in deze meteoriet.

Hoe waren die carbonaten in het gesteente terecht gekomen? Misschien via spleten die waren ontstaan toen het oppervlak van Mars 4 miljard jaar geleden werd gebombardeerd door steenbrokken. Sporen van dit bombardement werden onlangs in dezelfde meteoriet ontdekt door een andere groep astronomen, die op 7 maart een publicatie hierover in Nature deed verschijnen. Maar al eerder had de gewaagde theorie postgevat dat misschien ook sporen van de allereerste levensvormen op Mars - zo die waren ontstaan - tijdens de carbonaatvorming in het gesteente waren gekomen.

Precies twintig jaar na de landingen van de Vikingen op Mars lijken zulke sporen nu door onderzoekers van de NASA, van Lockheed Martin en van de universiteiten van Georgia, Montreal en Stanford te zijn gevonden: koolstofverbindingen, deeltjes magnetiet en structuren die aan nanofossielen doen denken. De ontdekking, deze week gepubliceerd in Science, lijkt een bevestiging van een lang gekoesterd sprankje hoop, maar veel onderzoekers menen dat de aanwijzingen lang niet voldoende hard zijn. Allereerst moet absoluut zeker zijn dat de gevonden sporen niet in de meteoriet zijn gekomen tijdens de 13.000 jaar dat hij in Antarctia heeft gelegen.

De twee Vikingen zochten twintig jaar geleden op Mars in vochtig gemaakt, van 'voedsel' voorzien en verwarmd bodemmateriaal naar tekenen van biologische activiteit, maar vonden niets. In combinatie met het volledig ontbreken van organische stoffen in de bovenste laag van de landingsplekken wees dit er op dat Mars een dode planeet is. Nu wordt op Aarde gespeurd naar tekenen van voorbij leven op de Rode Planeet.