Mars op zijn best nu

Er is geen plaats op aarde die een perfecte kopie is van Mars zoals het nu is, of zoals het was op een specifiek punt in het verleden. Maar wetenschappers suggereren dat de aarde kleine versies van Mars heeft, zoals het in tientallen jaren zou kunnen zijn.

Deze plaatsen zouden wetenschappers kunnen helpen bij het ontwikkelen van een tijdlijn van de geschiedenis van de Rode Planeet.

Door inzichten te verschaffen over hoe Mars in de loop van de tijd is veranderd, kunnen deze terrestrische mimics ons helpen de resultaten van vorige en huidige missies naar Mars beter te begrijpen. Ze kunnen ook onderzoekers helpen toekomstige expedities te plannen om te zoeken naar tekenen van leven op Mars. Bovendien zou het onderzoeken van deze extreme locaties op aarde licht kunnen werpen op de grenzen van het leven.

Astrobioloog Alberto Fairen van het SETI Institute en NASA Ames Research Centre en zijn collega's identificeerden drie fasen die Mars heeft doorgemaakt.

In de eerste, koude, natte leeftijd was genoeg vloeibaar water en energie aanwezig om Mars potentieel bewoonbaar te maken. In het tweede tijdperk "Snowball Mars" werden de omstandigheden uitermate uitdagend en werd het vloeibare water dat het leven mogelijk had gemaakt, schaars.

In het huidige hyperdroge tijdperk zijn de omstandigheden aan het oppervlak grotendeels onbewoonbaar geworden, behalve misschien enkele geïsoleerde nissen.

"We hebben geprobeerd om elke analogie toe te wijzen aan een specifieke tijd in de geologische geschiedenis van Mars, zodat we de evolutie van Mars in aardse omgevingen kunnen bestuderen," legt Fairen uit. "Dit is de enige manier om onszelf de juiste vragen te stellen." Hun onderzoek was gedetailleerd in het novembernummer van het tijdschrift Astrobiology.

Eerste leeftijd van Mars? Koud en nat

De eerste 700 miljoen tot 900 miljoen jaar van de Rode Planeet zijn wat de onderzoekers het eerste tijdperk van Mars kopiëren. Toen, hoewel de temperaturen in het algemeen koud waren, leek vloeibaar water waarschijnlijk overvloedig op het oppervlak. De planeet bezat ook een dikkere atmosfeer en een wereldwijd magnetisch veld dat beschermd zou kunnen hebben tegen vijandige straling, en de meest gastvrije omstandigheden zou helpen bieden voor het leven zoals we het kennen in de hele geschiedenis van Mars. [Video's: wat ging er mis op Mars?]

De meeste watergebonden kenmerken en minerale afzettingen die tot nu toe op Mars te zien zijn, stammen uit deze eerste leeftijd. Het grootste deel van het oppervlak bestond uit vulkanisch gesteente en verwante gronden, waarop het oppervlaktewater reageerde om een ​​verscheidenheid aan mineralen te genereren. Deze omvatten fyllosilicaten, die typische producten zijn van de verwering van vulkanisch basalt, en evaporieten, afzettingen die zich vormen na het opwellen en verdampen van grondwater.

Vier locaties op aarde bootsen rotsen van deze tijd op Mars na. Ze konden inzichten opdoen, niet alleen in de chemie die destijds het oppervlak van de Rode Planeet domineerde, maar ook in het potentieel voor zowel het leven als het behoud van sporen van leven.

Het Noordpoolgebied, dat ongeveer 600 vierkante kilometer (600 vierkante kilometer) beslaat in het 3,5 miljard jaar oude Pilbara-gebied in West-Australië, is een uitstekende analoog voor de vorming van Marsfyllosilicaat, aldus de onderzoekers. Het bevat ook bewijs van de vroegste biosfeer van de aarde in de vorm van stromatolieten en mogelijke microfossielen van meer dan 3 miljard jaar oud, en daarom zou het licht kunnen werpen op de vraag hoe Marsfossielen in de loop van de tijd bewaard of gedegradeerd kunnen zijn.

Als het om evaporieten gaat, zouden zure milieus op aarde kunnen dienen als overtuigende analogen voor gebieden met zuursulfaat, zoals Meridiani Planum op Mars, inclusief seizoensgebonden droge, zure meren in West-Australië, het Rio Tinto-bekken in Spanje en koud zure drainagesystemen in de Canadese Noordpool.

Deze zure omgevingen op aarde zijn ofwel rijk aan micro-organismen of hebben aanwijzingen voor microbiële activiteit en kunnen als zodanig licht werpen op Meridiani Planum, dat als een belangrijk doelwit wordt beschouwd voor het zoeken naar organisch materiaal dat het leven mogelijk op Mars heeft achtergelaten.

Tweede leeftijd van Mars? Sneeuwbal Mars

Toen Mars ongeveer 3 miljard tot 3,6 miljard jaar geleden steeds droger en kouder werd, bevroor het water en verliet het oppervlak bijna of volledig bevroren. Het verdwijnen van het magnetisch veld van de planeet en de toenemende koude en dorheid van het oppervlak maakten het waarschijnlijk in het algemeen dramatisch minder bewoonbaar.

Toch was er massaal vulkanisme, wat leidde tot episodische overstromingen van grote delen van de laaglanden, die mogelijk gunstige voorwaarden voor het behoud en de evolutie van het leven hadden verschaft. De heersende omstandigheden aan het oppervlak waren toen waarschijnlijk vergelijkbaar met die op polaire gebieden op aarde, inclusief grote ijskappen en gletsjers.

Astrobiologen die lessen op Mars zoeken, zijn vooral geïnteresseerd in hoe microben en tekenen van leven op aarde worden bewaard voor lange tijdspannes in ijs, en hoe micro-organismen omgaan met de ontberingen van arctische omstandigheden en hun omgeving beïnvloeden. Van ijs en permafrost op aarde is bekend dat ze een groot aantal levensvatbare microben tot 8 miljoen jaar oud bevatten, met permafrost-bacteriën die een meetbare activiteit tot minstens min 4 graden F (minus 20 graden C) laten zien, en die overleving zou zelfs kunnen minstens min 40 graden F (minus 40 graden C).

Drie analogen op aarde voor 'Snowball Mars' zijn onder meer het Axel Heiberg-eiland in de uiterste noordelijke regio's van de Canadese Hoge Arctische regio, Beacon Valley op Antarctica en de locatie van het Eemian Ice Drilling Project in Noord-Groenland.

De permafrost op het eiland Axel Heiberg is analoog aan de permafrost van Mars; Groenland is een goede analogie met de noordpoolpolaire gelaagde afzettingen in het noorden, vertoont vergelijkbare patronen als het gaat om ophopingen van materiaal, en het tot 10 miljoen jaar oude ijs van Beacon Valley is misschien wel het oudste ijs op aarde, en als zoiets zou licht kunnen werpen op alles wat lange tijd op Mars bewaard is gebleven.

Derde leeftijd van Mars? Hyper-aride Mars

De laatste eeuw van Mars die de afgelopen 3 miljard jaar heeft standgehouden, heeft een extreem droge en koude Rode Planeet gezien met een oppervlak dat wordt bevochtigd door vijandige ultraviolette straling van de zon. De kou, in combinatie met een buitengewoon dunne atmosfeer, betekent dat vloeibaar water niet lang aan de oppervlakte kan overleven, wat waarschijnlijk de grootste beperking is voor het leven daar. [Most Amazing Mars Rover Discoveries]

Hoewel er vandaag geen plaatsen op aarde zijn die lijken op de dorre en koude omstandigheden die vandaag op Mars te zien zijn, zijn er twee gebieden waar vloeibaar water extreem vluchtig is. In de Atacama-woestijn in Chili wordt water verdampt, terwijl in University Valley op Antarctica het water bevriest.

In de Atacama-woestijn zijn de bodems erg oud, tot 2 miljoen jaar oud, evenals extreem droog en verrijkt met oplosbare zouten vergelijkbaar met die op Mars. De bodems bevatten ook zeer lage niveaus van bacteriën en organische materialen, die een manier bieden om de ontberingen te bestuderen die micro-organismen van Mars kunnen tegenkomen.

Een andere manier waarop de bodems in de Atacama-woestijn lijken op die van Mars, ligt in hoe ze niveaus van perchloraten hebben die bijna net zo hoog zijn als die van de Phoenix-lander op Mars. Deze werden waarschijnlijk veroorzaakt door door zonlicht geïnduceerde chemische reacties in de atmosfeer.

Een controversieel verleden

Er zijn decennia lang discussies geweest over hoe het warme, koude, natte of droge Mars in het verleden was, en niet iedereen is het eens met de tijdlijn die Fairen en zijn collega's uiteenzetten.

Bijvoorbeeld, tijdens de vroegste leeftijd van Mars, die Fairen en zijn collega's naar voren brachten als koud en nat: "Ik denk niet dat je het soort functies kunt creëren dat ze zien zonder een veel warmer klimaat dan ze voorstellen," zei Planetary wetenschapper James Kasting aan de Pennsylvania State University, die niet aan dit onderzoek heeft deelgenomen. "Ik geloof niet in een koude, natte Mars? Ik denk dat het in het verre verleden warm en nat was, en ik denk dat klimaatmodellen voor Mars dat uitdragen. Dat betekent niet dat het zo warm was als de aarde vandaag, maar die gemiddelde jaarlijkse temperaturen lagen boven het vriespunt van water. "

Fairen merkte op dat het "moeilijk is om te weten of de planeet warm of koud was." Atmosferische modellen zijn niet in staat om de temperaturen op het oppervlak boven nul graden C (het vriespunt van water) te verhogen, ongeacht de concentratie kooldioxide die wordt aangenomen, dus extra gassen moeten hebben bijgedragen aan het warme begin van Mars.

Welke gassen dit deden en wat hun concentraties waren, is iets dat nog moet worden bepaald, zodat het 'warme' model voor vroege Mars solide bewijsmateriaal mist. Als alternatief kunnen zoute oplossingen vloeistof op Mars hebben gehouden bij temperaturen iets onder het vriespunt van zuiver water, voor een koude en natte Mars. "

Ongeacht de argumenten over hoe warm of nat Mars in het verleden was, vond de planetaire wetenschapper Victor Baker van de Universiteit van Arizona, die niet deelnam aan deze studie, dat de tijdlijn zou helpen onderzoek te motiveren. "Het kan ons helpen bepaalde periodes in de geschiedenis van Mars te begrijpen en strategieën te formuleren over waar te gaan en naar het leven te zoeken," zei hij. "Ze presenteren het idee dat we moeten denken aan Mars als een hele planeet die evolueert door de tijd heen, en als iets dat we kunnen bekijken op aarde."

"Als mensen de tijdlijn niet leuk vinden, is dat ook een positieve zaak: ze kunnen naar buiten gaan en harde gegevens vinden dat de tijdlijn verkeerd is, en vervolgens een betere maken, en dan kan de wetenschap vooruitgaan," voegde Baker eraan toe. 'Dit kader dat ze voorstellen is niet absoluut, het is een werkidee, ze zeggen niet dat dit absoluut de manier is waarop Mars is, maar dat dit een manier is waarop we het kunnen zien als een strategie om meer over de planeet te weten te komen, en het is iets dat we kunnen herzien terwijl we verder gaan. "

  • Meest verbluffende ontdekkingen van Mars Rover
  • Een strategie om te zoeken naar leven op Mars
  • Video Show? Wat ging fout op Mars

Dit verhaal wordt gepresenteerd in samenwerking met Astrobiology Magazine, een webgebaseerde publicatie gesponsord door het astrobiologieprogramma van NASA.