Mars’ noordpool, Mars Global Surveyor Credits; NASA
Wetenschappers van de TU Delft en het Duitse Luft & Raumfahrt Zentrum (DLR), zijn erin geslaagd om de leeftijd van de grote ijskap van de noordpool van Mars te bepalen. Het team gebruikte voor het onderzoek aan de ijskap, dezelfde methode die geofysici gebruiken voor dergelijk onderzoek op aarde. Dit houdt in dat men meet hoe grote stukken land vervormd worden door de ijskap die op de planeet drukt, dat tevens meer inzicht geeft in de structuur onder het ijs.
Mars’ stugge noordpool, Mars’ orbiters
Mars heeft een 3 km dikke ijskap op zijn noordpool. De kap is zo’n 2 tot 12 miljoen geleden gevormd, en buigt de rotskorst met een snelheid van 0,13 mm per jaar. De mantel van Mars is stijf en heeft een viscositeit die tien tot honderd keer hoger is dan op aarde. Op aarde is een dergelijk voorbeeld het onderzoek aan Scandinavië. Dit gebied rijst een paar mm per jaar op uit zee, en dit komt door de zogenaamde glaciale isostatische aanpassing. Dit deel van de aarde was ooit bedekt met kilometers ijs tijdens de laatste ijstijd, zo’n 20.000 jaar geleden. Het ijspak heeft het aardoppervlak vervormd, en na de ontdooiing kwam het oppervlak langzaam weer omhoog. Door dit te meten hebben geologen kunnen vaststellen wat eronder zit: de viscositeit van de aardmantel en de effecten daarvan op de zwaartekracht. Soortgelijke processen op andere planeten zijn tot nu toe niet gedocumenteerd.
Met behulp van ESA’s Mars Express en NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter, werd de noordpool van mars in kaart gebracht en kon men de vorm van het grensvlak tussen ijs en vast gesteente in beeld te brengen. De noordpool van Mars wordt bedekt door een ijskap die voornamelijk uit puur waterijs bestaat en die een diameter van 1000 km, en een dikte van 3 km heeft. Verrassend genoeg waren grote ijskappen 20.000 jaar geleden in staat om het oppervlak van de aarde aanzienlijk te vervormen, terwijl het oppervlak van Mars niet vervormd leek door zo’n grote ijsmassa.
De Chasma Boreale op de noordpool van Mars is een ravijn van ong. 500 km lang en op sommige plekken wel 2 km diep. Credits: ESA/DLR/FU Berlin, NASA MGS MOLA Science Team
Waarom het oppervlak van Mars zo stijf en onvervormd is gebleven, is al tientallen jaren onduidelijk. “De vorming van ijs op Mars verschilt van die op aarde door het verschil in baan rond de zon,” stelt Bart Root, assistent-professor Planetary Exploration van de TUD, en vervolgt “Er zijn natuurlijk ook verschillen in temperatuur en druk, die beide lager zijn op Mars dan op aarde. We weten bijvoorbeeld ook dat ijs op Mars grotendeels uit CO2 bestaat.”
Door radargegevens te combineren met schattingen van het in de tijd variabele zwaartekrachtsveld van Mars en metingen van de InSight seismometer, ontdekte het team dat de sleutel tot dit raadsel tijd is. Het binnenste van Mars is zo stroperig en koud dat het oppervlak nog geen tijd heeft gehad om volledig te vervormen. Met behulp van numerieke simulaties schat de groep dat de noordpool van Mars momenteel naar beneden zakt met een snelheid van hooguit 0,13 mm per jaar. Hiervoor moet de viscositeit van de mantel van Mars tien tot honderd keer groter zijn dan op aarde en dit wijst erop dat het binnenste van de rode planeet vandaag extreem koud is. “Hoewel de noordpool van Mars naar schatting koud is, zijn onze modellen nog steeds in staat om de aanwezigheid van lokale smeltzones in de korst en dicht bij de evenaar te voorspellen”, stelt Dr. Breuer, co-auteur van het onderzoek.
Dit thermische evolutiemodel illustreert de dynamica onder de oppervlakte van Mars. Warme kleuren geven hete thermische anomalieën aan (zogenaamde mantelopwellingen) die warmte van het diepe binnenste naar het oppervlak transporteren. De koude kleuren duiden op koud materiaal dat zinkt en het binnenste van de planeet afkoelt. De mantel van Mars is zeer visceus. Het oppervlak is gebaseerd op de Viking Global Colour Mosaic kaart. Credits: ESA/DLR/FU Berlin, NASA MGS MOLA Science Team
Het team stelt dat het binnenste van Mars vol verrassingen zit: met een schijnbaar koude noordpool vergeleken met de vulkanisch actieve equatoriale gebieden, zoals gemonitord door orbiters en de InSight lander, en dat de ijskap op Mars’ noordpool aanzienlijk jonger moet zijn – geschatte leeftijd 2 tot 12 miljoen jaar – dan alles van die omvang dat momenteel op Mars te zien is.
Het werk van Broquet, Breuer, Root e.a. is het eerste dat glaciale isostatische aanpassing op een andere planeet documenteert en helpt enorm met het verkrijgen van meer inzicht in de geologische evolutie van Mars. Reeds zijn er meerdere GRACE-achtige zwaartekrachtmissies naar Mars voorgesteld, zoals Oracle en MaQuIs. Naast inzicht in het klimaat, moeten ze ook nieuwe metingen gaan doen naar het stijgen en dalen van Mars. Root: “Ik ben vooral enthousiast over het concept van MaQuls, waarbij we kwantumtechnologie gebruiken om het zwaartekrachtsveld van Mars veel nauwkeuriger in kaart te brengen.” Het onderzoek van Broquet/Root e.a. is gepubliceerd in Nature. Bronnen; TU Delft, DLR, NASA, ESA
Speak Your Mind