Geologisch bewijs voor omvangrijk grondwaterstelsel op Mars

Geoloog Francesco Salese van de Universiteit Utrecht onderzocht 24 laaggelegen gebieden, verspreid op het noordelijk halfrond van de planeet. Satellietfoto’s leverden het bewijs voor grootschalige, gelijktijdige grondwateractiviteit dat de gebieden verbond. Salese trof onder andere restanten van delta’s en kustlijnen aan. ‘‘Dat zijn aanwijzingen voor de vroegere aanwezigheid van water in deze drooggevallen bekkens. Niets wees erop dat ze vanaf het oppervlak waren gevuld. Alleen opwellend grondwater blijft dus over als verklaring. De delta’s liggen alle op ongeveer dezelfde hoogte, dus we hebben hier zeer waarschijnlijk te maken met een planeetomvattend grondwaterreservoir.’’

Andere onderzoekers, onder wie ook Utrechtse, voorspelden al sinds 2010 de aanwezigheid van grondwater op Mars. Tot nu toe was het echter niet zeker of het ging om lokale grondwaterbekkens of om een grootschalig stelsel van onderling verbonden bekkens, want met modellen waren beide antwoorden mogelijk. Salese heeft nu aangetoond dat we hier inderdaad te maken hebben met geschakelde bekkens, verspreid over een groot gebied. Maar waar is het water uit die bekkens gebleven? ‘‘Dat is de grote vraag. Wat we wel hebben kunnen vaststellen, is dat het ontdekte grondwatersysteem van zo’n 3,5 miljard jaar geleden dateert. Maar we weten niet hoe en wanneer die bekkens zijn drooggevallen. Hetzelfde geldt voor de andere structuren op het planeetoppervlak die erop wijzen dat er ooit water moet hebben gestroomd.’’
In een later tijdperk bevroor het water op Mars. De wateractiviteit beperkte zich toen tot geïsoleerde gevallen bij lokale warmtebronnen. ‘‘Denk daarbij aan meteorietinslagen en vulkaanuitbarstingen.’’

Sporenonderzoek

De helft van de bekkens was al eens onderzocht, maar dan individueel. Bovendien lag de nadruk daarbij op de mineralogie. Salese bekeek de 24 bekkens in hun samenhang en betrok daarbij dus ook de hydrologie: de aanwezigheid en het gedrag van water. De bekkens liggen alle in het gebied tussen de evenaar en 37° NB. Waarom richtte hij zich specifiek op dat gebied? ‘‘De aanwezigheid van water in noordelijker regionen zou hebben geleid tot het ontstaan van gletsjers. De sporen daarvan zijn moeilijker te onderzoeken. Het gebied ten zuiden van de 37e breedtegraad biedt veel meer mogelijkheden voor het bekijken van de hydrologische morfologie, zeg maar de vorming van het landschap als gevolg van water.’’

Voor zover we weten bestaat de buitenste laag van Mars uit één stuk en niet uit verschuivende platen. De ondergrond op Mars is daardoor dusdanig simpel dat een enorm grondwaterstelsel mogelijk werd. 

Platen en vulkanen

Een ‘Marswijd’ grondwaterstelsel veronderstelt een stabiele ondergrond, anders is het niet mogelijk om zoveel waterbekkens te voeden die zo ver uit elkaar liggen. Ondersteuning voor die theorie komt uit eerder uitgevoerd geologisch onderzoek. ‘‘De ondergrond is dusdanig simpeler dan die van de Aarde dat daarmee een enorm grondwaterstelsel mogelijk werd. Want voor zover we weten bestaat de buitenste laag van Mars uit één stuk en niet uit verschuivende platen die op of juist onder elkaar duiken, zoals bij ons het geval is.’’ Aanvullend bewijs wordt geleverd door de hoogte van de vulkanen op Mars. ‘‘Ze reiken tot wel 21 kilometer hoog. Niet alleen doordat de zwaartekracht op Mars kleiner is, maar ook doordat de vulkanen over extreem lange tijd actief zijn geweest. En dat laatste is alleen mogelijk wanneer ze niet verstoord worden door een verschuivende ondergrond.’’

Met het Marsonderzoek leren we allereerst veel over de planeet zelf, maar ook over de toekomst van onze eigen planeet

Belang voor de Aarde

Met het Marsonderzoek leren we allereerst veel over de planeet zelf. ‘‘Zo werd in 2013 en 2019  voor sommige van de bekkens mineralogisch bewijs geleverd voor omstandigheden die gunstig zijn voor de aanwezigheid van leven.’’ Ook voor de toekomst van onze eigen planeet kan dergelijk onderzoek van belang zijn. ‘‘Wanneer we meer weten over water op Mars, en dan met name over de reden waarom we er nu zo weinig van terugzien, kunnen we misschien ook uitvinden of het de Aarde ooit ook zo vergaat, of is vergaan toen de planeet net ontstaan was.’’

Francesco Salese is opgeleid in Italië. Na het behalen van zijn doctorstitel aan de Università d'Annunzio in Pescara (Italië) en de Université de Nantes (Frankrijk) kwam hij in 2018 met een Marie Curie-beurs naar Utrecht om hydrologisch onderzoek te doen. De foto’s die hij onderzocht zijn gemaakt met een zogenaamde High Resolution Stereo Camera aan boord van de Europese ruimtesonde Mars Express.

Het Utrechtse onderzoek naar water op Mars wordt verder toegelicht in deze film.