Bergen stof of lagen ijs? ESA's Mars Express heeft een van de meest mysterieuze kenmerken van Mars opnieuw bezocht om de samenstelling ervan te verduidelijken. De bevindingen wijzen op lagen waterijs die zich enkele kilometers onder de grond uitstrekken, het meeste water dat ooit in dit deel van de planeet is gevonden. Meer dan 15 jaar geleden bestudeerde Mars Express de Medusae Fossae Formation (MFF) en onthulde massieve afzettingen tot 2,5 km diep. Op basis van deze vroege waarnemingen was het onduidelijk waar de afzettingen van gemaakt waren, maar nieuw onderzoek heeft nu een antwoord.
"We hebben het MFF opnieuw onderzocht met behulp van nieuwere gegevens van de MARSIS-radar van Mars Express en ontdekten dat de afzettingen nog dikker zijn dan we dachten: tot wel 3,7 km dik," zegt Thomas Watters van het Smithsonian Institution in de Verenigde Staten, hoofdauteur van zowel het nieuwe onderzoek als de eerste studie uit 2007. "Opwindend genoeg komen de radarsignalen overeen met wat we zouden verwachten van gelaagd ijs en zijn ze vergelijkbaar met de signalen die we zien van de poolkappen van Mars, waarvan we weten dat ze zeer ijsrijk zijn." Als het ijs in de MFF gesmolten zou zijn, zou het de hele planeet bedekken met een laag water van 1,5 tot 2,7 m diep: het meeste water dat ooit in dit deel van Mars is gevonden en genoeg om de Rode Zee op aarde te vullen.
Wisselende lagen ijs
Het MFF bestaat uit verschillende door de wind gevormde structuren van honderden kilometers breed en enkele kilometers hoog. Ze bevinden zich op de grens tussen de hooglanden en de laaglanden van Mars en zijn mogelijk de grootste stofbron op Mars en een van de grootste afzettingen op de planeet. De eerste waarnemingen van Mars Express toonden aan dat het MFF relatief transparant is voor radar en een lage dichtheid heeft, beide kenmerken die we zouden verwachten van ijzige afzettingen. Wetenschappers konden echter een drogere mogelijkheid niet uitsluiten: dat de afzettingen eigenlijk gigantische ophopingen zijn van opgewaaid stof, vulkanische as of sediment.
"Hier komen de nieuwe radargegevens van pas! Gezien de diepte zouden we verwachten dat het MFF, als het gewoon een gigantische berg stof was, onder zijn eigen gewicht zou worden samengeperst," zegt co-auteur Andrea Cicchetti van het Nationaal Instituut voor Astrofysica in Italië. "Dit zou iets creëren dat veel dichter is dan wat we daadwerkelijk zien met MARSIS. En toen we modelleerden hoe verschillende ijsvrije materialen zich zouden gedragen, reproduceerde niets de eigenschappen van het MFK, we hebben ijs nodig." De nieuwe resultaten suggereren in plaats daarvan lagen stof en ijs, allemaal bedekt met een beschermende laag droog stof of as van enkele honderden meters dik.
Toekomstig onderzoek en samenwerking
Hoewel Mars nu een dorre wereld lijkt te zijn, zijn er op het oppervlak van de planeet veel tekenen dat er ooit veel water was, zoals opgedroogde rivierkanalen, oude oceaan- en meerbeddingen en door water uitgesleten valleien. We hebben ook belangrijke waterijsvoorraden gevonden op Mars, zoals de enorme poolkappen, begraven gletsjers dichter bij de evenaar en ijs aan de oppervlakte dat door de Marsbodem is geregen. Grote ijsvoorraden nabij de evenaar - zoals die vermoedelijk onder het droge oppervlak van het MFF liggen - kunnen zich niet hebben gevormd in het huidige klimaat van de planeet. Ze moeten zich in een eerder klimaattijdperk hebben gevormd.
"Deze nieuwste analyse daagt ons begrip van de Medusae Fossae Formatie uit en roept evenveel vragen als antwoorden op," zegt Colin Wilson, ESA-projectwetenschapper voor Mars Express en de ESA ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO). "Hoe lang geleden zijn deze ijsafzettingen gevormd en hoe zag Mars er toen uit? Als bevestigd wordt dat het waterijs is, zouden deze enorme afzettingen ons begrip van de klimaatgeschiedenis van Mars veranderen. Elk reservoir van water uit de oudheid zou een fascinerend doelwit zijn voor exploratie door mensen of robotten."
De omvang en locatie van deze ijzige MFK-afzettingen zouden ze ook zeer waardevol kunnen maken voor onze toekomstige verkenning van Mars. Missies naar Mars zullen moeten landen in de buurt van de evenaar van de planeet, ver van de ijsrijke poolkappen of gletsjers op grote hoogte. En ze zullen water nodig hebben als bron, dus het vinden van ijs in deze regio is bijna een noodzaak voor menselijke missies naar de planeet. "Helaas zijn deze MFF-afzettingen bedekt met honderden meters stof, waardoor ze op zijn minst de komende decennia ontoegankelijk zijn. Maar elk beetje ijs dat we vinden, helpt ons een beter beeld te krijgen van waar het water van Mars eerder heeft gestroomd en waar het vandaag de dag te vinden is."
Terwijl Mars Express waterijs in kaart brengt tot een diepte van enkele kilometers, biedt Marsorbiter TGO een beeld van water nabij het oppervlak. Deze orbiter heeft het FREND-instrument aan boord, dat waterstof, een indicator van waterijs, in kaart brengt in de bovenste meter van de Marsbodem. FREND ontdekte in 2021 een waterstofrijk gebied ter grootte van Nederland in de Valles Marineris van Mars en brengt momenteel in kaart hoe ondiepe waterafzettingen over de Rode Planeet zijn verspreid.
Bron: ESA
