18 mei 2015

Vingerafdrukken op Mars verraden uitgebreid grondwatersysteem

In zijn vroege jaren bevatte de planeet Mars veel grondwater wat regelmatig naar het oppervlak stroomde. Dit blijkt uit observaties en experimenten van promovendus Wouter Marra van de Universiteit Utrecht. Het water in de grond was vloeibaar ongeacht het klimaat en was voor lange tijd de belangrijkste bron van water op Mars. Marra promoveert op 22 mei om 14:30 in het Academiegebouw van de Universiteit Utrecht.

Het oppervlak van Mars toont diverse sporen van het verleden, zoals vulkanisme en het voorkomen van water. De vroegere aanwezigheid van water is duidelijk en een belangrijke vraag is waar het water vandaan kwam. Nu blijkt uit het promotieonderzoek van Wouter Marra dat veel van de sporen die wijzen op een watercyclus zijn gevormd door grondwater dat om verschillende redenen aan het oppervlak kwam.

Vrijwel geen vloeibaar water

“Vloeibaar, stromend water heeft op het Marsoppervlak de laatste paar miljard jaar niet echt kunnen bestaan”, vertelt Marra. “De druk in de atmosfeer is zo laag dat vloeibaar water meteen bevriest of verdampt. Toch zijn er een heleboel structuren op de planeet die wijzen op stromend water, zoals geulen en valleien. Ik vermoedde dat het vloeibaar water dat die structuren heeft gevormd afkomstig was uit de grond, waar water wel in vloeibare vorm voorkomt. Maar omdat dit soort systemen op aarde niet of nauwelijks voorkomen heb ik schaalexperimenten uitgevoerd om er meer over te weten te komen.”

Schaalexperimenten

Opkomend grondwater kan verschillende bronnen hebben. Het kan van dichtbij of ver weg komen, en er kan veel of weinig druk achter zitten. Die factoren zorgen voor andere patronen in het landschap. Om te onderzoeken wat voor invloed de locatie van de bron uitoefent gebruikte Marra een proefopstelling met een laag sediment, waarin grondwater uit verschillende bronnen naar het oppervlakte kon stromen. Marra: “Ik heb de nadruk gelegd op het ontstaan van een heel landschap. De patronen die ontstaan in de experimenten kan ik koppelen aan de bron van het water. Er zijn diverse gebieden op Mars met patronen die sterk overeenkomen met de resultaten van mijn experimenten.”

Grondwater komt onder druk naar boven. Screenshot van video-opnames van proefopstelling. Bekijk de volledige video op https://vimeo.com/81094449

Waterdruk speelt grote rol

De druk waaronder het grondwater naar boven komt speelt een grote rol in het vormen van ondergrondse waterreservoirs. “Ik zag tijdens mijn experimenten dat verschillende hoeveelheden druk verschillende landschappen oplevert”, vertelt Marra. “Door een computermodel te maken van de resultaten kon ik aantonen dat veel structuren op Mars alleen te verklaren zijn door grote hoeveelheden grondwater.”

In de reconstructie van het grondwatersysteem laat Marra zien dat grondwater voor lange tijd aanwezig is geweest, en dat wellicht nog steeds is. Het grondwater stroomde herhaaldelijk naar het oppervlak, maar met grote tussenpozen en steeds minder water.

Vroege geschiedenis

De gebieden waar veel sporen zijn gevonden zijn meer dan drie miljard jaar oud. Met dit onderzoek levert Marra dus nieuw bewijs voor het grondwater in de geschiedenis van Mars. De periodes dat grondwater de dominante bron van water aan het oppervlak van Mars was, hoeft niet samen te hangen met een optimaal klimaat met een hogere atmosferische druk en temperaturen. Marra besluit: “Sterker nog, de aanwezigheid van grondwater als dominante bron van water is goed te verklaren met een zeer koud klimaat waarin vloeibaar water nauwelijks voorkomt.”

Dit promotieonderzoek werd mede gefinancierd door NWO.

Meer informatie

Wouter Marra MSc, Faculteit Geowetenschappen, Universiteit Utrecht, +31 30 253 2183, w.a.marra@uu.nl

Faculteit Geowetenschappen: een duurzame Aarde voor toekomstige generaties

Bekijk ook de video over Marra's onderzoek