Atmosfeer van Mars lekt meer water tijdens stofstormen

Astronomie De planeet Mars bevatte vroeger veel meer water dan nu. Stormen en de seizoenen zorgen voor een waterlek.

Het oppervlak van Mars, gefotografeerd vanaf de Pathfinder. De atmosfeer van de planeet bevat kleine hoeveelheden waterdamp.
Het oppervlak van Mars, gefotografeerd vanaf de Pathfinder. De atmosfeer van de planeet bevat kleine hoeveelheden waterdamp. Foto NASA/JPL

Uit de atmosfeer van Mars kan gemakkelijker water ontsnappen dan tot nu toe werd aangenomen. Het meeste verdwijnt tijdens de seizoenen waarin de planeet op zijn warmst is, maar ook stofstormen spelen een rol. Dat concludeert een internationaal onderzoeksteam onder leiding van de Russen Anna Fedorova en Oleg Korablev en de Fransman Franck Montmessin in Science.

Bijna al het water dat nu op Mars wordt aangetroffen bestaat uit ijs. Maar ook in de atmosfeer komen nog kleine hoeveelheden water voor, in de vorm van damp. Geschat wordt dat er genoeg water is om een egale bol ter grootte van Mars 30 meter onder water te zetten. Dat lijkt heel wat, maar stille getuigen zoals drooggevallen meren en de puinwaaiers van vroegere rivieren wijzen erop dat de planeet ooit tien keer zo nat moet zijn geweest.

De rand van de planeet

Mettertijd is het meeste water dus verdwenen, en het ‘lek’ zit in de atmosfeer van de planeet. Fedorova en haar collega’s hebben onderzocht hoe dat in zijn werk gaat. Daarbij hebben ze gebruik gemaakt van gegevens die zijn verkregen met de Europese ruimtesonde TGO. Vanuit deze omloopbaan ziet TGO de zon elke twee uur twee keer achter de rand van de planeet verdwijnen. Dan schijnt de zon door de ijle atmosfeer van de planeet heen en kunnen metingen worden gedaan om de verticale verdeling van waterdamp en ijsdeeltjes in kaart te brengen.

Tussen april 2018 en maart 2019 zijn vele honderden van deze metingen verricht. Daarbij is ook gelet op de invloed van twee omvangrijke stofstormen op Mars, die zich in die periode ontwikkelden. Deze stormen blijken inderdaad effect te hebben gehad op de verticale verdeling van de waterdamp. Zo werd in de lente en zomer op het zuidelijk halfrond tijdens de grootste storm ook hoog in de noordelijke atmosfeer meer waterdamp aangetroffen, terwijl het daar koud was.

Schuine stand van de as

Dit effect blijkt echter minder sterk te zijn dan de seizoensinvloeden. Mars kent seizoenen zoals de aarde, al duren die – vanwege zijn langere omlooptijd – bijna twee keer zo lang. Deze seizoenen zijn voornamelijk het gevolg van de schuine stand van de rotatieas van de planeet. Ook varieert zijn afstand tot de zon sterker dan die tussen aarde en zon.

De TGO-gegevens laten zien dat de hoge Marsatmosfeer tijdens de zuidelijke zomer veel waterdamp bevat, óók als er geen stofstormen woeden. En de waterconcentratie is op zijn hoogst rond de tijd dat de planeet zijn kleinste afstand tot de zon bereikt.

Volgens het onderzoeksteam impliceert dit dat de hoeveelheid waterdamp boven in de Marsatmosfeer voornamelijk wordt gereguleerd door opwaartse stromingen in de atmosfeer. Tijdens warme perioden verzamelt zich daardoor opvallend veel waterdamp op hoogten van meer dan 80 kilometer. Onder invloed van zonlicht en chemische reacties worden de watermoleculen gesplitst in waterstof- en zuurstofatomen, die vrij gemakkelijk aan de bescheiden zwaartekracht van Mars kunnen ontsnappen. Zo is de planeet de afgelopen paar miljard jaar heel wat water kwijtgeraakt.