Valwinden boetseerden berg in Marskrater

Astronomie Marsverkenner Curiosity heeft de dichtheid van gesteente gemeten met een systeem dat daar eigenlijk niet voor bedoeld is.

Zelfportret van Curiosity op de Marsberg Aeolis Mons/Mount Sharp.
Zelfportret van Curiosity op de Marsberg Aeolis Mons/Mount Sharp. Foto NASA/JPL-Caltech/MSSS

De bodem van de Marskrater Gale bestaat uit relatief poreus gesteente. Dat concluderen Amerikaanse wetenschappers op basis van gegevens die de Marsverkenner Curiosity verzamelde. Het onderzoeksresultaat werpt nieuw licht op de geschiedenis van deze 154 kilometer grote inslagkrater.

Curiosity maakte op 26 november 2011 een zachte landing in de Gale-krater, die naar schatting minstens 3,5 miljard jaar geleden is ontstaan door de inslag van een planetoïde of komeet. In het centrum staat een vijf kilometer hoge berg die officieel Aeolis Mons heet, maar vaak Mount Sharp wordt genoemd. De Marsverkenner is een stukje de berg opgereden. Daarbij heeft hij een hoogte van 350 meter bereikt.

Om te onderzoeken hoe compact dit gesteente is, heeft een team van planeetwetenschappers, onder leiding van Kevin Lewis van Johns Hopkins University, gebruik gemaakt van gegevens van Curiosity die eigenlijk niet hiervoor bedoeld zijn. De dichtheid van bodemgesteenten wordt doorgaans bepaald met een techniek die de ‘zwaartekrachtsversnelling’ – de sterkte van het zwaartekrachtsveld – meet: gravimetrie.

Curiosity beschikt enkel over een navigatie- en standregelsysteem dat minder nauwkeurige versnellingsmeters bevat.

Miljarden jaren winderosie

Lewis en zijn team hebben de gegevens van dit systeem zodanig bewerkt dat er toch gravimetrische informatie uit kan worden gehaald. Zo hebben ze meetwaarden die zijn verzameld op momenten dat Curiosity zich niet verroerde, gemiddeld over intervallen van twee tot vijf minuten. Uit deze gegevens leiden de onderzoekers af dat de gemiddelde dichtheid van het bodemgesteente in de Gale-krater 1.680 kilogram per kubieke meter is. Schattingen van de dichtheid van niet-poreuze stenen die Curiosity onderweg heeft onderzocht komen bijna70 procent hoger uit. In hun vrijdag in Science gepubliceerde verslag concluderen de wetenschappers dan ook dat de gesteenten op de bodem van de Gale-krater relatief poreus zijn. Dat staat op gespannen voet met de meest gangbare theorie over de krater.

Volgens deze theorie is de Gale-krater kort na zijn ontstaan volgelopen met water en onder invloed van dit stromende water en de wind bijna volledig opgevuld met sedimenten. Na het verdwijnen van het water op Mars zouden miljarden jaren van winderosie dit dikke sedimentenpakket hebben doen verdwijnen. De centrale berg bleef achter.

Uit het poreuze karakter van het bodemgesteente leiden Lewis en collega’s echter af dat de laag sediment niet dikker kan zijn geweest dan 1.600 tot 1.800 meter – veel minder dik dan Aeolis Mons hoog is. Volgens hun berekeningen zou dat gesteente anders veel compacter zijn geworden.

Dit past beter bij een alternatief model, waarbij de krater slechts voor een klein deel opgevuld is geweest met sedimenten. Aeolis Mons is in dat geval geen versleten overblijfsel van een dik pakket sediment, maar ontstond doordat valwinden langs de opstaande kraterrand fijn materiaal naar het centrum bliezen.