Het verloren water in de Marsbodem

Zonnestelsel

Niet al het water dat ooit over Mars stroomde kan via de atmosfeer verdwenen zijn. Maar waar is het dan gebleven?

360°Panorama van Mars (noorden in het midden), gefotografeerd in april 2016 door de Marsrover Curiosity. Op de voorgrond zandsteen ontstaan in een droge periode van Mars. Foto NASA/JPL-Caltech/MSSS

De planeet Mars vertoont talrijke sporen van vloeibaar water dat meer dan 3 miljard jaar geleden over het oppervlak moet hebben gestroomd. Maar nu is de planeet gortdroog en ijskoud. Waar is al dat water gebleven? Britse, Canadese en Amerikaanse geologen, onder leiding van Jon Wade uit Oxford, zoeken dat verloren water nu diep ondergronds, zo schrijven ze woensdag in Nature.

Wade en zijn collega’s hebben berekend hoeveel oppervlaktewater er in het inwendige van een rotsachtige planeet belandt via interacties met lava die over het planeetoppervlak uitstroomt. Zowel op de jonge aarde als op de jonge planeet Mars is op die manier water terechtgekomen in basalt die door latere vulkanische ‘overstromingen’ op grote diepte verzeild is geraakt: in de mantel. De mantel is de laag van heet gesteente die direct onder de – enkele tientallen kilometers dikke – vaste korst ligt.

De onderzoekers komen tot de conclusie dat de relatief ijzerrijke basalten op Mars ongeveer 25 procent meer water kunnen opnemen dan die op aarde. En doordat de toename van de temperatuur met de diepte vermoedelijk veel minder steil is dan die op de aarde, kan de mantel van Mars het opgenomen water tot op grotere diepten vasthouden dan de aardmantel.

Doorgaans gaan planeetwetenschappers ervan uit dat veel van het oorspronkelijke Marswater via de atmosfeer naar de ruimte is ontsnapt. Omdat de planeet ruim tien keer minder massa heeft dan de aarde kan hij minder goed atmosferische gassen vasthouden. Ook heeft Mars geen planeetomvattend magnetisch veld dat de atmosfeer beschermt tegen de ‘eroderende’ werking van zonnestraling en zonnewind. Maar de bestaande schattingen van dit atmosferische ontsnappingsproces kunnen de verdwijning van het Marswater niet volledig verklaren. Ze blijven steken bij een waterverlies van minder dan 10 miljoen kubieke kilometer. Afgemeten aan de omvang van de voormalige zeeën, meren en rivieren op de planeet moet er echter ergens tussen de 20 en de 200 miljoen kubieke kilometer water zijn geweest. Er schort dus iets aan de waterboekhouding van Mars. Ter vergelijking, op aarde (met een bijna vier keer zo groot oppervlak als Mars) is nu zo’n 1.386 miljoen kubieke kilometer water.

Of de wateropslag in de diepte inderdaad het ontbrekende puzzelstukje zal blijken, is niet zeker. In een commentaar dat woensdag ook in Nature is gepubliceerd, wijst de Japanse aardwetenschapper Tomohiro Usui erop dat er indirecte aanwijzingen zijn dat de Marsmantel juist minder water bevat dan die van de aarde. Dat blijkt uit de samenstelling van op aarde aangetroffen meteorieten die – naar alle waarschijnlijkheid – uit mantelmateriaal van Mars bestaan.

Bovendien is er nog een ander deel van Mars waar aanzienlijke hoeveelheden water kunnen zijn opgeslagen: de ijskoude bodem. Schattingen van de omvang van dit waterreservoir komen uit op ongeveer 30 miljoen kubieke kilometer – net voldoende om de waterboekhouding van de planeet kloppend te maken.

De onzekerheden in de diverse schattingen zijn echter groot. Het is dus goed denkbaar dat er zowel in de bodem als in de mantel van Mars water te vinden is.

    • Eddy Echternach