Methaan op Mars blijkt zich ’s nachts op te hopen

Marsrover Curiosity in de Gale krater. Credit: NASA

Er lijkt een oplossing in zicht te zijn voor het ‘methaanprobleem’ van Mars. Dat probleem komt er kortweg op neer dat vanaf de grond op Mars gemeten er methaan in de atmosfeer zit, een verbinding die door zonlicht na een zogeheten residentietijd van 340 jaar wordt afgebroken, maar dat vanuit de ruimte bekeken dat methaan er niet is. Marsrover Curiosity heeft vanuit de Gale krater met regelmaat methaan gemeten, maar de Trace Gas Orbiter (TGO) vanuit de ruimte, die sinds 2016 in het kader van de ExoMars missie om Mars cirkelt, kon niets detecteren. Hoe kan dat? Er lijkt nu voor het grootste deel van het methaanprobleem een oplossing gevonden te zijn en die is nog eenvoudig ook. Het blijkt namelijk te maken te hebben met het tijdstip waarop Curiosity en TGO hun metingen doen. Dat meten is een intensief proces dat veel stroom kost. TGO haalt z’n stroom uit zijn zonnepanelen en daarom doet die de metingen overdag. Curiosity heeft een thermo-elektrische radio-isotopengenerator die de stroom levert. Overdag wordt de stroom door andere instrumenten gebruikt, maar ’s nachts doet de methaandetector – dat is het Tunable Laser Spectrometer (TLS) instrument – z’n werk.

TGO analyseert de atmosfeer van Mars. Credit: ESA.

Een team van onderzoekers onder leiding van Christopher Webster heeft die verschillende werkschema’s van Curiosity en TGO onderzocht en het blijkt dat dat het verschil in de metingen deels kan verklaren.’s Nachts als het koel is en de atmosfeer rustig kan methaan zich ophopen. Curiosity meet dan methaan. Maar overdag is het warmer en de atmosfeer meer in beweging, dán wordt het ’s nachts opgebouwde methaan verstrooid tot dermate lage niveaus, dat TGO het niet kan detecteren. Dé manier om dit verschil te checken was door Curiosity een keer toch overdag metingen te laten doen. En wat bleek: overdag kon Curiosity ook geen methaan detecteren, tot twee keer toe nul resultaat. Kennelijk is er alleen ’s nachts voldoende ophoping van methaan om het te kunnen detecteren. Een deel van het methaanprobleem blijft nog wel overeind: er wordt kennelijk toch methaan geproduceerd, vermoedelijk door geologische processen in kraters zoals Gale, en dat zou zich dan in de atmosfeer moeten ophopen tot concentraties die door TGO wel detecteerbaar zijn, ook overdag. Maar kennelijk is er iets dat het methaan toch weer afbreekt in minder dan de residentietijd. Gedacht wordt aan kleine elektrische ontladingen door stof in de atmosfeer of door zuurstof laag boven het oppervlak dat methaan afbreekt. Dat wordt nu verder onderzocht. Hier het vakartikel over de methaanmetingen op Mars, verschenen in Astronomy & Astrophysics. Bron: NASA.

NASA’s Curiosity gekiekt op Mont Mercou en de Chinese rover Zhurong betreedt het Mars-oppervlak

Het wordt steeds drukker op Mars. De Curiosity-rover die voortploetert op de rode planeet werd recent op 18 april j.l. nog fraai gekiekt door de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) en de Chinese Zhurong rover heeft vannacht zijn eerste meters afgelegd op Utopia Planitia. NASA’s Curiosity, bijna 9 jaar actief en al 25 km op de teller, bevindt zich ten tijde van de opname van de foto op de Mont Mercou, deze rotsformatie ligt op de 5,5 km hoge Mount Sharp. De MRO nam de foto met behulp van zijn High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) -instrument. De Curiosity ter grootte van een personenauto is duidelijk zichtbaar, ook al vloog MRO op dat moment een kleine 270 boven het oppervlak van Mars.

Curiosity op Mont Mercou, 18 april j.l. Credits; NASA/JPL-Caltech, Universiteit van Arizona

De Curiosity landde in augustus 2012 in de 154 km brede Gale-krater, en zijn missie diende om te bepalen of de omgeving ooit microbieel leven heeft kunnen ondersteunen. Dit bleek inderdaad zo, de observaties van de zeswielige rover toonden dat Mars’Gale Crater ooit in een ver verleden voor lange tijd een  potentieel bewoonbaar systeem van waterwegen bezat. In september 2014 bereikte Curiosity de uitlopers van Mount Sharp, die vanuit het centrum van Gale hoog oprijst. De rover heeft sindsdien de berg beklommen en de gelaagde rotsafzettingen onderzocht op aanwijzingen over de lang geleden overgang van Mars van een relatief warme en natte wereld naar de koude woestijnplaneet die het nu is. Waarnemingen van MRO en andere orbiters laten zien dat deze overgang in het gesteente wordt vastgelegd, als een verschuiving van kleidragend materiaal naar lagen met veel zoute sulfaten. De heuvels net voorbij de Mont Mercou zijn rijk aan sulfaten, ‘dus daar gaan we naartoe’, zei Abigail Fraeman, plaatsvervangend projectwetenschapper van NASA/JPL. in een video-update van donderdag 20 mei j.l. Hieronder de video met de updates van de Marsrovers. Bronnen: NASA, Space.com

Zhurong
De Zhurong rover heeft op 22 mei om 10:40 Pekingtijd (04:40 NL’se tijd), het landingsplatform verlaten en rijdt nu rond op Mars. De lander en de rover Zhurong, die deel uitmaken van de eerste Marsmissie ‘Tianwen-1’, zijn ontwikkeld door het ‘China Aerospace Science and Technology Corporation, en landden op 15 mei j.l. op het Mars-oppervlak. Het wetenschappelijke doel van de Tianwen-1-missie is het bestuderen van de morfologie en geologische structuurkenmerken van Mars, de kenmerken van de bodemsamenstelling op het oppervlak van Mars, de verdeling van waterijs, en de ionosfeer.
Het is de bedoeling dat het wagentje de komende 90 dagen operationeel zal zijn op de rode planeet. Zie Andrew Jones op Twitter. Bronnen: NOS, Andrew Jone, CNSA/CASC

Beeldimpressie, Zhurong rijdt Mars op Credits; CNSA

Voor een overzicht waar al dit ‘Marsverkeer’ zich nu precies bevindt, zie deze kaart

Curiosity maakt nieuwe panorama selfie van de Greenheugh rots

NASA’s Curiosity Mars-rover vestigde onlangs een record voor het steilste terrein dat het ooit heeft beklommen, dit betrof het ‘Greenheugh-Pediment’, een brede rots die bovenop een heuvel ligt. En voordat Curiosity dat deed, nam de rover een selfie waarop hij de omgeving aan de voet van Greenheugh  op beeld zette. Lees verder

Curiosity heeft organische moleculen op Mars ontdekt – thiofeen

Marsrover Curiosity. Credit: NASA

De Marsrover Curiosity, die al sinds augustus 2012 in de Gale krater op Mars rondtuft, heeft organische moleculen ontdekt! Het gaat om thiofeen, een verbinding die bestaat uit een aromatische ring van vier koolstofatomen en een zwavelatoom. Op aarde komt thiofeen ook voor en wel in steenkool, ruwe aardolie en in… witte truffels – rode draad van alle drie: het heeft te maken met leven (truffels zijn een zwam, steenkool en aardolie zijn een product van vroeger dierlijk leven)! Kortom, deze vondst van Curiosity is belangrijk in de speurtocht naar signalen van (vroeger) microbacterieel leven op Mars. Nou kan dergelijk leven een rol hebben gespeeld in de aanwezigheid van thiofeen, maar het valt niet uit te sluiten dat ook niet-biologische processen thiofeen kunnen opleveren, zoals inslagen van meteoren en door zogeheten thermochemische zwavelreductie, een proces waarbij de temperatuur minstens 120 °C moet bedragen.

Mars, de planeet waar thiofeen gevonden is. Credit: NASA/JPL-Caltech

In het biologische scenario zouden bacteriën ca. drie miljard jaar geleden, toen Mars nog nat en warm was, het thiofeen kunnen hebben geproduceerd door afbraak van zwavel. Juli dit jaar wordt de Europese Rosalind Franklin Marsrover gelanceerd en die zou met z’n Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA) meer bewijs hiervoor kunnen leveren. In het tijdschrift Astrobiology verscheen een vakartikel over de ontdekking van thiofeen op Mars. Eerder deze week de vondst van eiwitten in een meteoriet en nu dan van het organische molecuul thiofeen op Mars, een mooie week voor de speurtocht naar buitenaards leven! Bron: Washington State University.

Water op Mars was zout en rijk aan mineralen – wellicht geschikt voor leven

Marsrover Curiosity in de Gale krater. Credit: NASA

Dat er miljarden jaren geleden water op Mars heeft gestroomd is bekend, daar zijn verschillende bewijzen voor ontdekt – zie deze en deze overzichten daarvoor. Nou heb je water en water en daar kan scheikundig gezien erg veel verschil in zitten, de zoutgraad (saliniteit), de zuurgraad (pH), de staat van ‘redox’ (de hoeveelheid gassen als waterstof H2 en zuurstof O2). Recent onderzoek met de Curiosity Marsrover van de NASA aan sedimenten die ooit hoorden bij het ‘paleomeer’ in de Gale krater op Mars laat nu zien dat het oppervlaktewater op Mars vroeger rijk moet zijn geweest aan mineralen én dat het zout was, een hoge graad van saliniteit had. De zuurgraad van het water zou erg lijken op dat van de oceanen op aarde, een neutrale pH. Hieronder zie je een afbeelding die laat zien hoe men de chemische samenstelling van het water heeft kunnen bepalen.

Met behulp van sedimenten van klei (smectiet genaamd) kan men meer te weten over de scheikundige samenstelling van het water. Dat kan door de uitwisseling van ionen. Credit: Nature Communications

Japanse onderzoekers hebben eerder in Nature een artikel gepubliceerd over hun analyse van de gegevens verzameld met Curiosity van de sedimenten in Gale krater. Op basis van dat onderzoek denken zij dat het water op Mars vroeger mogelijk geschikt was voor het ‘huisvesten’ van microbacterieel leven. Bron: Tokio Instituut van Technologie.

Naast een methaanmysterie heeft Mars nu ook een zuurstofmysterie

De gemeten variatie van zuurstof in de atmosfeer boven de Gale krater. Credits: Melissa Trainer/Dan Gallagher/NASA Goddard.

Onderzoek met de Sample Analysis at Mars (SAM), een soort van mobiel chemisch laboratorium aan boord van Marsrover Curiosity, van de samenstelling van de atmosfeer boven de Gale krater laat zien dat er naast het reeds bekende mysterie van de variërende hoeveelheden methaan nog een mysterie is: dat van de variërende hoeveelheden zuurstof. Gedurende drie Marsjaren (bijna zes aardse jaren) heeft SAM de atmosfeer gemeten en die blijkt de volgende samenstelling te hebben: 95% bestaat uit kooldioxide (CO2), 2,6% uit moleculaire stikstof (N2), 1,9% argon (Ar), 0,16% moleculaire zuurstof (O2) en 0,06 koolmonoxide (CO). De hoeveelheden stikstof en argon kennen een seizoen variatie, maar die blijkt keurig netjes verklaarbaar door het veranderen van de ‘luchtdruk’ als gevolg van het bevriezen van CO2 bij de polen van Mars in de winterperiode en het verdampen ervan in de lente en zomer. Van de variatie van zuurstof hadden ze hetzelfde verwacht, maar die blijkt toch anders te zijn: de hoeveelheid zuurstof neemt in de lente en zomer met meer dan 30% toe, terwijl die in de herfst weer afneemt. Die variatie is slechts deels te verklaren door de veranderende luchtdruk als gevolg van het bevriezen en verdampen van CO2. Er moet dus iets anders zijn wat zorgt voor productie en verdwijnen van zuurstof.

De gemeten variatie in de hoeveelheid zuurstof en methaan. Credits: Melissa Trainer/Dan Gallagher/NASA Goddard.

Wetenschappers namen nog in overweging dat met SAM wellicht verkeerde waarden werden gemeten, maar metingen met een ander instrument aan boord van Curiosity, de Quadrupole Mass Spectrometer, bevestigden de waarden. De mogelijkheid dat de afbraak van water (H2O) moleculen in de atmosfeer voor extra zuurstof zou zorgen werd ook verworpen, want daarvoor zou er vijf keer zoveel water in de atmosfeer moeten zitten als dat men gemeten heeft. De afbraak van CO2 moleculen in de atmosfeer zou ook zuurstof kunnen opleveren, maar die afbraak gaat te langzaam om de benodigde hoeveelheid zuurstof te kunnen ophoesten. En wat verklaart de snelle afbraak van zuurstof in de Martiaanse herfst? Zonnestraling zou de zuurstofatomen in tweeën kunnen splitsen, maar dat proces kost minstens tien jaar, veel trager dan de gemeten afbraak.

Kortom, ook de variatie in de hoeveelheid zuurstof boven de Gale krater vormt een mysterie. Met SAM’s Tunable Laser Spectrometer had men eerder al het methaanmysterie kunnen bevestigen: de hoeveelheid methaan boven de Gale krater is zéér gering, slechts 0,00000004% gemiddeld, maar in de zomer neemt die hoeveelheid plotseling met ongeveer 60% toe. Voor zowel het methaan als de zuurstof zijn er verschillende bronnen, die verantwoordelijk kunnen zijn voor de extra productie. Dat kunnen geologische bronnen zijn, maar ook biologische (!) bronnen. Het blijft spannend wat de oplossing van beide mysteries is. Bron: NASA.

Marsrover Curiosity gestuit op zilte oases in Gale Crater

Wetenschappers krijgen een steeds beter beeld hoe het Mars landschap er 3,5 miljard jaar geleden uitzag. Een onderzoeksteam van Caltech onder leiding van William Rapin heeft uit data van Curiosity vastgesteld dat zilte ondiepe wateren ooit het landschap tekenden van de Gale Crater, dichtbij de Mars evenaar. Een netwerk van meanderende beken die de wanden van de krater doorkruisten en naar de bodem ervan lopen hangt samen met dit decor van waterpartijen. Zet dit stukje geologische geschiedenis in zijn ‘fastforward’ en er ontstaat een filmisch beeld van overstromende en opdrogende wateren, een cyclus die zich talloze keren herhaalde. Dit is het Mars’ Gale Crater landschap zoals door Rapin’s team beschreven in een artikel dat 7 oktober j.l. in Nature Geoscience* is gepubliceerd. De auteurs interpreteren rotsen in het Sutton-Island gebied verrijkt met minerale zouten ontdekt door Curiosity, als bewijs van ondiepe zilte vijvers die periodes van overloop en droogte hebben doorgemaakt.

Lees verder

Vlieg mee over Mars’ Mount Sharp!

Een nieuwe animatie video zet een aantal gebieden van Mount Sharp op Mars in de spotlights waar NASA’s Mars rover Curiosity zich reeds voortbeweegt sinds 2014. Ook toont de virtuele lucht tour de route voor de komende jaren. Elke regio op de foto hierbij gevoegd vertegenwoordigt een andere periode in de geschiedenis van Mount Sharp, die ongeveer vijf kilometer vanaf de basis van Gale Crater oprijst. Wetenschappers van Curiosity willen deze plaatsen bezoeken om meer te weten te komen over de geschiedenis van het water op de berg, die langzaam opdroogde toen het klimaat veranderde. Lees verder

Mars Express bevestigd de methaanpiek die Curiosity in 2013 op Mars waarnam

Voorstelling van de Mars Express. credit: ESA/ATG medialab; Mars: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Het is alweer een poosje geleden, maar op zaterdag 15 juni 2013 – ik deed toen net de boodschappen voor de hele week – detecteerde de Marsrover Curiosity in de Gale krater op Mars een kortstondige uitstoot van methaan (CH4) – sla deze Astroblog er nog maar eens op na. Deze week bleek dat met ESA’s Mars Express, een ruimteverkenner die sinds 2004 al weer rondjes om de Rode Planeet draait, een bevestiging is gedaan van die specifieke waarneming. Een team van wetenschappers heeft alle data er nog eens op nageslagen en daaruit kwam naar voren dat de met de Planetary Fourier Spectrometer (PFS), een instrument aan boord van de Mars Express, op 16 juni 2013, dus een dag na Curiosity’s waarneming, óók een korte uitstoot van methaan is gemeten. Wist Curiosity met z’n Tunable Laser Spectrometer – Sample Analysis at Mars instrument (TLS-SAM) een methaangehalte van 6 parts per billion (ppb – 6 deeltjes op één miljard andere deeltjes) te meten, die PFS wist een concentratie van 15 ppb te meten en wel in hetzelfde gebied als waar Curiosity zich bevindt (zie de afbeelding hieronder).

credit: ESA/ATG medialab; Mars: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Op basis van die gemeten hoeveelheid denken de wetenschappers dat er in een gebied met een oppervlak van 49.000 km² die dag ongeveer 46 ton methaan is uitgestoten. Grote vraag is dan natuurlijk wat de bron is van dat methaan. Ook op de aarde is er uitstoot van methaan en we weten dat daar twee oorzaken voor kunnen zijn: een biologische oorsprong én een geologische oorsprong. In dit geval denkt men met een geologische oorzaak te maken te hebben: er is daar op Mars een gebied met tektonische breuklijnen dat bedekt wordt door een ondiepe laag ijs (permafrost). Methaan dat – in de vorm van zogeheten clathraten – opgeslagen is in de bodem, zou vrij kunnen komen door geologische processen of eventueel door meteorietinslagen. Zie ook de afbeelding hieronder daarover.

Hoe methaan kan worden geproduceerd en afgebroken op Mars. credit: ESA/ATG medialab; Mars: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Over de bevestiging van de detectie van de methaanuitstoot werd dit artikel in Nature Geoscience gepubliceerd:
Independent confirmation of a methane spike on Mars and a source region east of Gale Crater”. Bron: ESA.

Meer inzicht over Mount Sharp op Mars door slimme zwaartekrachtsmeting met Curiosity

De route die Curiosity gedurende de eerste 1.896 sols (Marsdagen) heeft gevolgd. Credit: NASA/Science journal

Onderzoekers van onder andere Arizona State University (VS) zijn erin geslaagd om door een slim gebruik van sensoren aan boord van Marsrover Curiosity metingen aan het lokale zwaartekrachtsveld te doen. Sinds 26 november 2011 bevindt Curiosity zich in de 154 km grote inslagkrater Gale op Mars, die pakweg 3,5 miljard jaar geleden ontstond door de inslag van een groot object. Aan boord van Curiosity bevinden zich enkele ‘accelerometers’, gevoelige versnellingsmeters die we ook in onze smartphones hebben en die de beweging en oriëntatie van de telefoons én op Mars van Curiosity in de gaten houden. Als de rover rijdt dan is dat hun voornaamste taak, maar zodra ‘ie stilstaat kunnen er ook andere dingen mee worden gedaan: zoals de zwaartekrachtsversnelling meten, die daarmee dienden als ‘gravimeters’. Van de eerste vijf jaar dat Curiosity op Mars rondreed zijn op 700 punten van die metingen gedaan bij stilstand (zie het kaartje hierboven).

Credit: Keven Lewis

In die periode van vijf jaar legde Curiosity 18 km af en kwam ‘ie gaandeweg steeds hoger op de helling van de 5 km hoge berg Mount Sharp – officieel Aeolis Mons geheten – de berg in het centrum van de Gale krater. Hoe hoger de rover komt op de berg hoe meer Mount Sharp (én Mars daaronder) via de zwaartekracht aan Curiosity trekken en dat kon men meten met de accelerometers. Maar wat bleek: Mount Sharp bleek minder hard aan Curiosity te trekken dan gedacht. Dit komt omdat de dichtheid van de bodem in de Gale krater gemiddeld lager bleek te zijn dan men dacht. Gerekend was op een gemiddelde dichtheid van 2.810 kg per m³, maar wat vond men? Slechts 1.680 kg/m³. Dat betekent dat de onderste delen van Mount Sharp verrassend poreus zijn.

In de verte de top van Mount Sharp, gefotografeerd door Curiosity. Credit: NASA/JPL.

En da’s verrassend. Men dacht namelijk lange tijd dat er een tijd lang geleden is geweest – in de natte periode van Mars – dat de gehele Gale krater was volgelopen met water. En dat de krater vervolgens volledig met sediment was bedekt. Inslagkraters zoals Gale hebben vaak een centrale berg, die het gevolg is van de extreme inslag van een komeet of planetoïde. Als de krater tot de top bedekt was met sediment zouden die lagen Mount Sharp hebben bedekt en zouden ze het bodemgesteente van de krater moeten hebben ingedrukt. Maar uit de metingen van Curiosity blijkt het sediment niet vijf km dik te zijn geweest, maar slechts 1 á 2 km. En in dat geval zou het best eens kunnen zijn dat de hogere delen van Mount Sharp gevormd zijn doordat zogeheten valwinden langs de opstaande kraterrand fijn materiaal naar het centrum bliezen, waar ze op de berg terecht kwamen. In Science werd hieronder vrijdag 1 februari een artikel gepubliceerd. Bron: ASU.