Meer vuur dan water

De Mars Global Surveyor zendt prachtige beelden naar de aarde. Mars blijkt veel langer vulkanisch actief te zijn geweest dan gedacht. En het water dat de geulen heeft doen ontstaan, blijkt uit de bodem te zijn gekomen, het was geen oppervlaktewater.

DE VULKANISCHE activiteit was op de jonge planeet Mars heviger dan tot nu toe gedacht en het water dat later de dalen in het oppervlak vulde kwam niet uit de atmosfeer maar uit de bodem. Dat zijn twee conclusies die astronomen hebben getrokken op grond van een analyse van opnamen die in het afgelopen jaar zijn gemaakt met de Mars Global Surveyor. Met de camera van deze rond Mars draaiende verkenner (die de wat verwarrende naam Mars Orbiter Camera draagt), kunnen details van 10 tot 20 meter worden onderscheiden: 20 tot 40 maal kleiner dan bij het vroegere Marsonderzoek mogelijk was.

Over de oudste geschiedenis van Mars is nog vrij weinig bekend. Deze geschiedenis is vastgelegd in de korst van de planeet en kan worden bestudeerd op plaatsen waar deze korst door ravijnen wordt doorsneden. In Nature van deze week (18 februari) presenteren de Amerikaanse astronoom Michael Malin en zijn collega's resultaten van hun onderzoek aan het 4000 kilometer lange ravijnenstelsel Valles Marineris. Detailopnamen van de wanden van dit ravijn tonen een afwisseling van 5 tot 50 meter dikke banden die de topografie van het oppervlak volgen en doorlopen tot in de diepste delen van het ravijn, dat wil zeggen tot minstens acht kilometer onder het Marsoppervlak.

LAVA'S

De astronomen tonen aan dat deze lagenstructuur dateert uit het Boven-Noachiem: de periode op Mars die 3,5 tot 4,3 miljard jaar geleden eindigde. De lagen zouden bestaan uit uitvloeiingsgesteenten die toen in de vorm van lava's aan het oppervlak kwamen. Qua dikte en structuur lijken ze op de continentale basalten die worden gevonden op het uitgestrekte Columbiaplateau in het noordwesten van de Verenige Staten. Mogelijk bevinden zich tussen de lagen ook afzettingen die mede zijn ontstaan onder invloed van water.

De astronomen leiden uit de waarnemingen af dat in de afgelopen 4 miljard jaar 500 miljoen kubieke kilometer lava aan het Marsoppervlak moet zijn uitgevloeid: bijna een factor tien méér dan uit eerder onderzoek was afgeleid. Zij concluderen dat het vulkanisme op de jonge, hete planeet Mars een veel belangrijker rol heeft gespeeld dan tot nu toe werd gedacht en dat dit het klimaat en milieu aan het oppervlak in belangrijke mate moet hebben beïnvloed. Zo zou het vulkanisme lange tijd een dikke CO2-atmosfeer in stand kunnen hebben gehouden.

In een ander artikel in Nature van deze week wordt de jongste vulkanische activiteit op Mars onder de loep genomen. Daartoe hebben de astronomen de relatie tussen de aantallen en diameters van inslagkraters op Mars (als gevolg van de inslag van grote meteorieten) bestudeerd. Deze relatie kan worden gebruikt voor het bepalen van de ouderdom van bepaalde gebieden, aangezien de kraterdichtheid in de loop van de tijd toeneemt. Eerder onderzoek leverde geen ondubbelzinnig antwoord op de vraag van de ouderdom van de jongste vulkanische gebieden op Mars, aangezien de vroegere Marsverkenners geen kraters kleiner dan een paar honderd meter konden onderscheiden

Op de opnamen van de Global Surveyor zijn nog kraters van 16 meter diameter te zien. Malin en zijn collega's hebben eerst gekeken of de kraterverdeling op jonge gebieden op Mars overeenkwam met die welke op de maan wordt gevonden, wat inderdaad het geval bleek te zijn. Vervolgens werd, uitgaande van het gegeven dat de productie van inslagkraters op Mars in het geologisch recente verleden ongeveer twee maal zo groot was als op de maan, de kraterverdeling bestudeerd in de caldera van de vulkaanberg Arsia Mons in het Tharsis-gebied. Zo konden de astronomen afleiden dat de bodem van deze caldeira niet ouder dan 40 tot 100 miljoen jaar kan zijn. Mars is blijkbaar tot in het geologisch recente verleden vulkanisch actief gebleven.

STROOMGEULEN

Op het Marsoppervlak zijn grote `stroomgeulen' te zien die ontstaan zouden zijn toen in warmere tijden op Mars enorme hoeveelheden water stroomden. Daarnaast ziet men systemen van zich vertakkende dalen, meestal een paar honderd meter diep en een kilometer breed, die vrijwel uitsluitend voorkomen in gebieden die 3,5 miljard jaar oud zijn. Deze dalen, die volgens sommigen veel overeenkomst vertonen met dalen op aarde die zijn ontstaan door de erosie van stromend water, zouden het bewijs zijn dat 3,5 tot 4 miljard jaar geleden op Mars veel water was.

In een derde artikel in Nature wijzen astronomen er echter op dat de meest recente opnamen van de Global Surveyor dalen laten zien die stroomopwaarts abrupt eindigen, zonder enige aanwijzing dat er van elders water werd aangevoerd. Dat is bijvoorbeeld het geval bij het 800 kilometer lange dal Nanedi Vallis ten noorden van Valles Marineris. Hetzelfde geldt voor een stelsel van dalen in de 145 kilometer grote krater Bakhuysen, waar de bron van het water in de krater moet hebben gelegen. Grondwater, misschien in combinatie met warmte geproduceerd tijdens het inslagproces, lijkt de meest waarschijnlijke bron.

Deze morfologische kenmerken wijzen er volgens de astronomen op dat de bron van het water in deze dalen niet de atmosfeer is geweest, maar de bodem. De dalen werden weliswaar gevormd door water, maar dit kwam uit de Marsbodem omhoog en creëerde de geulen door een proces van ondermijning en inzakking in plaats van door stromingserosie. Hoewel deze theorie een Marsklimaat vereist dat warmer was dan nu, vereist hij niet een klimaat dat zo warm was dat het een hydrologische kringloop, met verdamping en neerslag, in stand kon houden. Zo'n kringloop heeft vroeger misschien wel op Mars bestaan, maar daar wijzen deze dalen in ieder geval niet op.