See the Surprising Ways Mars Has Changed in 3 Billion Years
Als Mars-verkenners letterlijk 3,8 miljard jaar terug in de tijd konden gaan, zouden ze zich op een warmere, grijze wereld bevinden. De ijzerrijke bodem zou 'nog niet zijn verroest', en ze zouden een planeet aantreffen met een dikkere atmosfeer. Geologische aanwijzingen suggereren dat Mars destijds bedekt was met kratermeren, kratervalleien en mogelijk zelfs een grote oceaan op het noordelijk halfrond.
Verspreid over de hele planeet Mars worden er op dit moment moleculen gevonden die koolstofatomen bevatten. Organische verbindingen zijn belangrijk voor het ontstaan van leven. Organische stoffen kunnen worden gemaakt door levende organismen, maar ze kunnen ook worden geproduceerd door niet-biologische chemische reacties.
Decaan, undecaan en dodecaan zijn koolwaterstoffen, verbindingen van 10, 11 en 12 koolstofatomen en waterstof.
Het fragiele materiaal is de afgelopen 3,7 miljard jaar op unieke wijze bewaard gebleven in een kleimonster en wordt nu ontdekt door NASA's Marsrover Curiosity, die sinds 2012 de Gale-crater bestudeert. Het stamt dus uit de tijd waarin het leven hierop Aarde tot stand kwam......
Bron: NASA
Levende wezens maken vetzuren aan om de vorming van celmembranen en het uitvoeren van diverse andere taken te ondersteunen. Vetzuren kunnen echter ook zonder leven worden geproduceerd door chemische reacties die worden aangewakkerd door diverse geologische processen, zoals de interactie tussen water en mineralen in hydrothermale bronnen. Hoewel de oorsprong van de vetzuren in de monsters nog onduidelijk is, is het team van Curiosity in elk geval zeer tevreden met de ontdekking. In hetzelfde monster heeft Curiosity eerder al eenvoudige organische moleculen gevonden, maar deze nieuwe ontdekking toont aan dat de organische chemie op Mars zo ver ontwikkeld is dat de complexiteit die essentieel is voor het voortbestaan van leven aanwezig is.
De Curiosity-rover heeft sedimenten van 3,7 miljard jaar oud in de Gale-krater geanalyseerd en lange koolwaterstofketens ontdekt, zoals decaan, odecaan en dodecaan. Deze vondst vormt een belangrijke stap in de zoektocht naar tekenen van vroeger leven, hoewel het geen bewijs levert van recentelijk leven op Mars. Het lijkt er echter op te wijzen dat Mars chemisch verder ontwikkeld is dan voorheen werd aangenomen.
In m'n vorige Verdieping vind je A guide to Gale crater
- Miljarden jaren geleden was Mars de thuisbasis van overvloedig water, en dat er tekenen zijn gevonden dat er ooit een meer aanwezig was in de Gale krater, lang nadat men dacht dat de planeet droog en onherbergzaam was geworden.
- Er zijn aanwijzingen dat er miljoenen jaren en waarschijnlijk veel langer vloeibaar water in Gale Crater bestond, wat betekent dat er genoeg tijd was om levensvormende chemie te laten plaatsvinden in deze kratermeeromgeving............
In 2005 stuitte de Spirit-rover op ongewone rotsen, rijk aan door water gevormde carbonaatmineralen vermengd met door magma gevormd olivijn. Op een geheel andere plaats vindt Perseverance opmerkelijk vergelijkbare rotsen.
- Carbonaat is een zout, een ionische verbinding van koolzuur, dat wordt omgezet in water en koolstofdioxide.
- Carbonaatmineralen waarvan de aanwezigheid suggereert dat Mars ooit een koolstofcyclus had. Dit wijst erop dat Mars ooit potentieel bewoonbare omstandigheden had, en dus mogelijk zelfs leven ondersteunde.
In m'n vorige Verdieping vermelde ik al dat NASA's Curiosity-rover onlangs nieuw bewijs gevonden heeft voor een oeroude koolstofcyclus op Mars: Curiosity Found Carbonate
De ontdekking van carbonaat suggereert dat de oude atmosfeer van Mars voldoende koolstofdioxide bevatte om vloeibaar water op het oppervlak van de planeet te genereren. Nieuwe gegevens verzameld door de Curiosity-rover, leverden bewijs van een actieve koolstofcyclus op de oude Mars.
Olivijn
Olivijn heeft mogelijk leven een impuls gegeven - Eos.org
Het gesteente Olivijn bezit een bijzondere eigenschap: het verwijdert koolstofdioxide. Door een reactie met de CO2 in het gesteente wordt deze afgebroken in andere elementen, zoals onder andere silicaat. Zo wordt de CO2 die door Olivijn wordt opgevangen permanent uit de atmosfeer gehaald.
Olivijn is een vulkanisch mineraal, grijs groen van kleur, dat vaak aanwezig is in basaltisch gesteente, en het kan op Mars zijn ontstaan uit magma in de mantel. Hier is een voorbeeld van de werking van het proces van olivijn-afbraak en de creatie van organische verbindingen.
Proces van Olivijn-afbraak:
- Olivijn in Basalt: Olivijn is een belangrijk bestanddeel van basaltisch gesteente, dat op Mars veel voorkomt. Het ontstaat uit de afkoeling van magma.
- Hydrothermale Activiteit: Bij hydrothermale processen komen hete waterstromen vrij die mineralen, zoals olivijn, kunnen aantasten. Dit gebeurt vaak in geologische omgevingen met hoge druk en temperatuur.
- Chemische Afbraak: Het hete water kan reageren met olivijn, waardoor het wordt afgebroken en elementen zoals magnesium, silicium en ijzer vrijkomen. Dit proces kan ook leiden tot de vorming van andere mineralen.
- Vorming van Organische Verbindingen: De vrijgekomen elementen kunnen vervolgens reageren met andere verbindingen in de aanwezigheid van waterstof en koolstofdioxide, wat kan leiden tot de vorming van organische verbindingen
Dit is de chemische reactie waarbij kooldioxide wordt omgezet in carbonaten en koolzuur. Koolzuur ontstaat door de reactie van water met kooldioxidegas.
Carbonatatie op Mars
-
Carbonatatie proces: De vervanging van olivijn door carbonaten door middel van water is een belangrijk chemisch proces. Deze reactie verwijdert aanzienlijke hoeveelheden CO₂ uit de atmosfeer, wat een grote impact heeft gehad op het klimaat van Mars.
-
Afkoeling en verdroging: Door de verwijdering van CO₂ door carbonatatie droeg Mars bij aan het afkoelen van de planeet. Dit leidde tot de transformatie van een mogelijk warme en natte omgeving naar een drogere, koudere planeet.
-
Verlies van de magnetische bescherming: Het verdwijnen van het magnetisch veld heeft bijgedragen aan het verlies van de atmosfeer door de invloed van de zonnewind, wat ook de CO₂-niveaus verder verlaagde.
Terugwinning van Koolstof op Mars
Hernieuwbare energie: Het omzetten van koolstofdioxide in drijfgas kan de logistiek van bemande missies naar Mars en terug aanzienlijk verbeteren. Dit maakt het mogelijk om brandstof ter plaatse te produceren, wat de kosten en complexiteit van dergelijke missies vermindert.
Technologische innovaties: Onderzoek naar technologieën voor het omzetten van CO₂ in bruikbare brandstoffen is al aan de gang. Dit kan in de toekomst cruciaal worden voor langdurige verkenning van Mars.
Koudeminnende microben: Het idee dat er ondergronds leven op Mars zou kunnen bestaan, is een spannend onderwerp van onderzoek. Microben die zich hebben aangepast aan koude, extreme omgevingen zijn al op Aarde ontdekt en zouden mogelijk ook op Mars kunnen overleven.
Toekomstige Ontdekkingen: Als er bewijs wordt gevonden van leven, zelfs op microscopisch niveau, zou dit een enorme doorbraak zijn in onze zoektocht naar leven buiten de Aarde.
Zuurstof in de Gale krater
Seizoensgebonden variaties in zuurstof in de Gale krater
Gedurende drie Mars-jaren (bijna zes aardse jaren) heeft een instrument in het draagbare chemische laboratorium Sample Analysis at Mars (SAM), gelegen in de buik van NASA's Curiosity-rover, de lucht in de Gale Crater geanalyseerd. De gegevens die SAM opleverde, bevestigden de samenstelling van de atmosfeer van Mars aan het oppervlak 95% koolstofdioxide, 2,6% moleculaire stikstof, 1,9% argon, 0,16% moleculaire zuurstof en 0,06% koolmonoxide. Ook onthulden zij hoe de moleculen in de Martiaanse lucht zich mengen en circuleren met de veranderingen in luchtdruk gedurende het jaar. Deze variaties ontstaan doordat CO2-gas in de winter bij de polen bevriest, wat leidt tot een verlaging van de luchtdruk over de hele planeet door de herverdeling van lucht om het drukniveau in balans te houden. Wanneer CO2 in de lente en zomer verdampt en zich opnieuw over Mars verspreidt, verhoogt dit de luchtdruk.
De zuurstofmachine van een Marsrobot
Er is iets dat zuurstof maakte op de Rode Planeet. Het is een kleine machine ter grootte van een aktetas, die is bevestig aan de Perseverance Rover. De machine wordt 'Moxie' genoemd, die koolstofdioxide gebruikt en splitst in koolstofmonoxide en zuurstof.
MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) genaamd, kon zuurstof generen aan boord van NASA's Perseverance-rover.
In 2005 stuitte de Spirit-rover op ongewone rotsen, rijk aan door water gevormde carbonaatmineralen vermengd met door magma gevormd olivijn. Nu, een halve planeet verderop, vindt Perseverance opmerkelijk vergelijkbare rotsen. Wat betekent dit allemaal?
Ontstaan van het leven op Aarde en ook op Mars door ijzerdeeltjes uit meteorieten.
Er zijn weinig specifieke antwoorden op de vragen over de oorsprong van de eerste organische moleculen en hun locatie. Een veelvoorkomende theorie stelt dat hydrothermale bronnen in de diepten van oceanen, de basis voor het leven op Aarde vormden. Wetenschappers presenteren een nieuw mogelijk scenario om de oorsprong van het leven op Aarde te achterhalen: meteorieten. Wat voor de vroege Aarde een haalbaar scenario was, geldt ook voor de vroege Mars. Het ijzer dat in meteorieten aanwezig is, kan een belangrijke rol hebben gespeeld in de ontwikkeling van de eerste fundamenten van het leven... op beide planeten!...IJzerdeeltjes in meteorieten zouden als katalysatoren, als versnellers fungeren voor verschillende chemische reacties, die betrokken zijn bij het ontstaan van organische verbindingen en het mogelijk ondersteunen van leven.
Bron: Max-Planck-Gesellschaft
Hydrothermale bronnen zijn buitengewoon fascinerend omdat ze hier op Aarde toevluchtsoorden vormen voor zeeleven. Deze systemen herbergen een grote diversiteit aan thermofiele, dus warmteminnende micro-organismen. Men vindt er ook grotere zeedieren als krabben en kokerwormen, die floreren in waterrijke omgevingen met extreem hoge temperaturen.
Zou Mars miljarden jaren geleden ook thermofiele microben in de Hot Springs hebben gehad? De vraag is nog open.
ExoMars discovers hidden water in Mars' Grand Canyon
Aanzienlijke hoeveelheden water gevonden in Mars' massieve versie van de Grand Canyon
Mars heeft zijn eigen versie van de Grand Canyon, en wetenschappers hebben ontdekt dat deze dramatische formatie "aanzienlijke hoeveelheden water" herbergt, na een ontdekking gedaan door een ruimtesonde die rond de rode planeet cirkelt, aldus de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA.
Hoofdonderzoeker van NASA's HiRISE-camera, McEwen stelt:
- Als er ooit leven op Mars heeft bestaan, waarom zou het dan niet blijven bestaan in op zijn minst geïsoleerde holtes onder de grond? Dat is wat ik denk dat waarschijnlijk op Mars zal bestaan in termen van leven op dit moment. Ik denk niet dat het aan de oppervlakte bewoonbaar is, gezien de straling en dat het water van voorbijgaande aard en erg zout is. En omdat daar gehydrateerde zouten werden gedetecteerd, leveren ze het best mogelijke bewijs voor waar leven op Mars zou kunnen bestaan.
-
Bron: Valley news
In het vroege bestaan van Mars was het waarschijnlijk vulkanisch en tektonisch actiever dan voorheen werd aangenomen.
Ongeveer 3,6 miljard jaar geleden begon zich een enorme scheur op de planeet te vormen, die uitgroeide tot een uitgestrekt kloofsysteem van ongeveer 4.000 km lang. Op de meeste plaatsen is de kloof 3 km diep, maar in het centrale gedeelte is het zelfs tot 7 km diep. De breedte varieert van 100 tot 600 km. Tektonische activiteit in het Tharsisgebied heeft bijgedragen aan de verdieping van het canyons en stond in wisselwerking met erosie- en afzettingsprocessen die verantwoordelijk waren voor de verbreding en opvulling van de kloof.
De meest geaccepteerde theorie op dit moment is, dat Valles Marineris werd gevormd door spleetbreuken, die later werden vergroot door erosie en instorting van de spleetwanden, enigszins vergelijkbaar met de vorming van de Oost-Afrikaanse kloof van dit moment.
Canyons - Mars Education - Arizona State University
Hoewel de canyons veel aanwijzingen vertonen dat ze ooit meren hebben bevat, wordt aangenomen dat de canyons zelf zijn gevormd door grootschalige geologische breuken. Deze canyons zijn gigantische slenken. Dat zijn gedeeltes van de korst dat tussen vrijwel parallelle breuken aan beide zijden naar beneden zakt wanneer de korst onder spanning staat. Hetzelfde proces is nu 'live' te zien in oostelijk Afrika.
African Rift Valley: Splitting a Continent – Geology In
De Afrikaanse Rift Valley is ontstaan door een proces dat bekend staat als continentale rifting, waarbij de Afrikaanse plaat zich geleidelijk splitst in twee kleinere platen: de Nubische plaat in het westen en de Somalische plaat in het oosten. Dit riftingsproces begon ongeveer 20 tot 25 miljoen jaar geleden.
Perseverance in de Jezero krater
De Jezero-krater is geselecteerd als landingsplaats voor Mars 2020 vanwege de potentie voor astrobiologisch onderzoek. In een tijd waarin Mars warmer en natter was, gastvrijer en meer aardachtig, bevond zich een meer in de Jezero-krater, dat voortdurend werd gevoed door kleine rivieren. Sedimentair gesteente dat wordt gevormd door waterige activiteit kan uitstekende fysieke conservering zijn van biologisch materiaal.
Miljarden jaren geleden stroomde er water de krater binnen en vormde een meer, een delta met rivieren.
Perseverance heeft onlangs bewijs gevonden van stollingsmineralen, die belangrijk kunnen zijn voor het ontstaan van leven. Op Aarde bieden vulkanische rotsen energierijke substraten voor microben om zich te voeden. Perseverance heeft al 23 monsters verzameld en kan met zijn instrumenten interessante monsters selecteren om terug naar de Aarde te sturen. Deze monsters kunnen ons helpen te bepalen of er ooit leven op Mars.
Mars Monster Terughaal Missies
Het verzamelen van 'samples' van Mars is een stap in de robotverkenning en vereist meerdere complexe missies. Succesvolle robotmissies in de afgelopen jaren hebben het vertrouwen vergroot dat dit mogelijk is.
• ESA en NASA werken samen aan een internationale Mars Sample Return-campagne tussen 2020 en 2030.
• Drie lanceringen zijn nodig om 'samples' van Mars te verzamelen en naar de Aarde terug te brengen.
• NASA's Mars 2020-missie verkent het oppervlak en documenteert de samples om ze later op te halen.
• Een volgende missie, de Sample Retrieval Lander, zal een platform nabij de Mars 2020-site landen.
• De Sample Fetch Rover van ESA zal de samples ophalen en ze aan het Mars Ascent Vehicle (MAV) overdragen, wat de eerste lancering vanaf Mars zal zijn.
• ESA's Earth Return Orbiter zal de monstercontainer 'opvangen' en terug naar de Aarde brengen, waarbij de samples worden beveiligd om besmetting te voorkomen.
Bron: ESA
De sleutel tot het begrijpen van het verleden, het heden en het toekomstige potentieel voor leven op Mars ligt in NASA's vier brede, overkoepelende doelen voor Marsverkenning.
Mars Exploration: Science Goals
Bron: NASA Science
De huidige ontdekkingen tonen aan dat ruimteverkenning niet alleen onze kennis over andere planeten vergroot, maar ook hoe vergelijkingen met onze eigen Aarde kunnen bijdragen aan het begrijpen van buitenaardse fenomenen. Terwijl er meer onderzoek gepland staat, herinnert elke nieuwe ontdekking ons eraan dat we stap voor stap dichter bij antwoorden komen op fundamentele vragen over ons bestaan en onze plaats in het universum.
