Mars, foto via Pixabay
Ongeveer 3, 5 miljard jaar geleden begon Mars te verschuiven van een natter, warmer klimaat naar de droge en koude planeet die we vandaag zien. Deze periode van geologische verandering, bekend als het Hesperiaanse tijdperk, was een turbulente tijd. De rode planeet zag wijdverspreide vulkaanuitbarstingen en catastrofale overstromingen toen gesmolten ijs de brede kraters binnenstroomde en meren vormde. Deze natuurrampen sneden een netwerk van bekkens in het oppervlak dat uitstroomkanalen wordt genoemd, waardoor het terrein wordt uitgehold en het landschap van de planeet wordt hervormd. Het exacte einde van deze geologische periode in de geschiedenis van Mars is onbekend, maar wetenschappers geven een ruwe schatting van 3 miljard jaar geleden.
Later werden veel van deze uitstroomkanalen bedekt met lava, waardoor het bewijs van de geologische geschiedenis van Mars werd begraven. Maar nu laat een nieuwe kaart van de ondergrond van de planeet voor het eerst zien hoe een van deze begraven kanalen eruit ziet in drie dimensies. De bevindingen, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Science, reconstrueren de Marte Vallis, de grootste van de jongste kanalen op Mars. Marte Vallis ligt in de regio Elysium Planitia, een uitgestrekt gebied langs de evenaar en het jongste vulkanische gebied op de planeet .
Om de 3D-kaart te maken, de onderzoekers gebruikten gegevens van Shallow Radar, een apparaat dat tast naar vloeibaar of bevroren water onder de korst van Mars. Bekend als SHARAD, is de technologie aan boord van NASA's Mars Reconnaissance Orbiter ruimtevaartuig, dat momenteel de planeet rondcirkelt om het klimaat te bestuderen. De orbitale radar van SHARAD werkt op vrijwel dezelfde manier als medische beeldvormende scans. Het stuurt signalen naar de oppervlakte, waarvan sommige automatisch terugveren naar het ruimtevaartuig. De signalen die niet gemakkelijk terugveren, kunnen de korst van Mars binnendringen en begraven structuren registreren voordat ze terugkeren naar het apparaat. De gegevens verschijnen in tweedimensionale doorsneden, die vervolgens worden samengevoegd om de 3D-weergave te bouwen. Op deze manier werd een diep gegroefd stel kanalen onthuld.
3D-visualisatie van de begraven Marte Vallis-kanalen onder het oppervlak van Mars. Afbeelding via Smithsonian Institution / NASA / JPL-Caltech / Sapienza University of Rome / MOLA Team / USGS
Het kanalenstelsel, dat tussen de 10 miljoen tot een half miljard jaar oud is, is 60 mijl breed en strekt zich uit over meer dan 600 mijl lang. Van wat we vanaf het oppervlak van Marte Vallis kunnen zien, zijn de kanalen qua structuur vergelijkbaar met meer oude kanaalsystemen die zijn terug te voeren op de Hesperian , maar de lava die veel van hun kenmerken had verdoezeld, maakte het voor onderzoekers moeilijk om nauwkeurige schattingen te maken over de diepte ervan.
De nieuwe gegevens onthullen dat de erosieschaal voor Marte Vallis inderdaad was onderschat: het 25-mijl brede hoofdkanaal is minstens twee keer zo diep dan eerdere benaderingen aangegeven. De kaart toont meerdere hooggelegen kanalen die in het diepere en bredere hoofdkanaal worden ingevoerd. Deze kanalen lagen ooit langs een reeks van vier eilanden, die overstromingen erodeerden in druppelvormige heuvels.
De onderzoekers ontdekten dat de geometrie van de functies vergelijkbaar is met die van de oudste kanalen van de planeet, die minder worden verdoezeld door lava, waardoor ze gemakkelijker te bestuderen zijn. Dit suggereert ook dat de Marte Vallis volledig door water had kunnen worden uitgehouwen, zegt hoofdonderzoeksauteur Gareth Morgan, een geoloog in het Centrum voor Aard- en Planetaire Studies van het National Air and Space Museum. De meeste wetenschappers van Mars accepteren zelfs dat de uitstroomkanalen op Mars werden uitgehouwen door water. Lava snijdt ook tunnels uit door thermische erosie die het terrein opwarmt, maar Morgan zegt dat dit proces ongeloofwaardig is voor de schaal van erosie bij de Marte Valle-kanalen. De snelheid van stromend water is ook efficiënter bij erosie dan de stroom van lava, die op rots kan vastlopen, zegt Morgan. Bovendien creëert lava tunnels die niet zo breed zijn - meestal slechts enkele kilometers breed - dus ingestorte tunnels konden de brede omvang van de kanalen niet verklaren.
Met behulp van de kaart konden onderzoekers ook de bron van het overstromingswater bepalen: een nu begraven deel van de Cerberus Fossae-breuk, een reeks scheuren in het oppervlak van de planeet. De onderzoekers stellen dat water uit een reservoir diep onder het oppervlak van Mars werd vrijgegeven door nabijgelegen tektonische of vulkanische activiteit, en het werkte snel om de kanalen te vormen. Deze kanalen zouden van korte duur zijn geweest, "zegt Morgan. “De breuk zou dit grondwater met het oppervlak hebben verbonden. Na een korte periode van weken of maanden zou de bron uitgeput zijn. "
Maar waarom was er water in dat reservoir in een tijd dat de rest van Mars vermoedelijk droog was? Water, volgens de auteurs, zou zich tijdens de Hesperian in aquifers onder het oppervlak kunnen hebben verzameld. Dit water zou hypothetisch stabiel kunnen blijven in vloeibare vorm lang nadat de Hesperiaan was geëindigd. Morgan is van mening dat de 3D-kaart meer bewijs zou kunnen leveren om deze hypothese te ondersteunen, waaruit blijkt dat Mars een natte plek was in het recentere - in tegenstelling tot het verre oude - verleden.
Meer dan 20 vergelijkbare uitstroomkanalen zijn verspreid over het oppervlak van de planeet en zijn honderden kilometers lang. De meest prominente bevinden zich in de Chryse Planitia, een cirkelvormige vulkanische vlakte op het noordelijk halfrond van Mars. De grootste, de Kasei Valles, loopt 1500 km langs de vlakte.
Cataclysmische overstromingen zoals die welke de kanalen van Mars hebben gevormd, zijn niet uniek voor de rode planeet. Ongeveer 14.000 jaar geleden ontstond de grootste bekende overstroming op aarde uit Lake Missoula, een prehistorisch waterlichaam dat bestond aan het einde van de laatste ijstijd in het huidige Montana. Het water erodeerde een deel van het landschap van de staat Washington en vormde de Channeled Scablands, een terrein dat lijkt op de uitstroomkanalen van Mars. Het hoofdkanaal van Marte Vallis wordt geschat tussen de 226 en 371 voet diep, een diepte die vergelijkbaar is met de Channeled Scablands.
Dus als de expansieve uitstroomkanalen van Mars werden gevormd door stromend water, blijft de vraag: waar is het allemaal geleden?
Een deel ervan verdampte, dreef naar de polen van de planeet en precipiteerde als ijs op poolkappen, Zegt Morgan. Net als degene die we op aarde hebben, zijn de pooleinden op de Rode Planeet bedekt met kilometers dikke lagen ijs. Het water had ook kunnen worden samengevoegd in ondiepe gebieden onder het oppervlak, waar het ook bevroor - in 2008 bevestigde NASA's Phoenix-missie dat ijs bestaat in de poreuze grond die een groot deel van het aardoppervlak vormt.
Een andere mogelijkheid, zegt Morgan, is dat het oude water opnieuw diep onder de grond ontsnapte en een groot reservoir vormde dat wacht op zijn kans om opnieuw te overstromen.
