atmosfeer

De atmosfeer van de aarde en Mars vertoonden al heel vroeg in de evolutie van ons zonnestelsel grote verschillen. Dat stellen onderzoekers nadat ze 40 meteorieten afkomstig van de rode planeet bestudeerden.

De veertig Marsmeteorieten die de onderzoekers bestudeerden, liepen qua leeftijd sterk uiteen. De oudste meteoriet was zo’n 4,1 miljard jaar oud en stamde dus uit de jonge jaren van het 4,6 miljard jaar oude zonnestelsel. De jongste meteorieten waren tussen de 200 miljoen en 500 miljoen jaar oud. Door meteorieten van verschillende leeftijden te bestuderen, kunnen de onderzoekers een beeld krijgen van de samenstelling van de Martiaanse atmosfeer op verschillende momenten in de geschiedenis en achterhalen of de planeet ooit leefbaar was.

Leefbaar
Mars en de aarde delen dezelfde basale elementen die nodig zijn voor leven, maar tegelijkertijd zijn er vandaag de dag ook veel verschillen. Mars is droog en koud. Maar er zijn aanwijzingen dat dat vroeger wel anders was. Zo zijn er op het oppervlak van Mars sporen van water aangetroffen en die wijzen erop dat het klimaat ooit milder was. Wetenschappers vermoeden dat dat kwam door toedoen van vulkanen die broeikasgassen in de lucht pompten. Zwavel – dat veelvuldig op Mars voorkomt – zou zo’n broeikasgas dat het oppervlak opwarmde, kunnen zijn geweest. Het zou bovendien dienst hebben kunnen doen als bron van voedsel voor microben.

WIST U DAT…

…de afstand tussen de aarde en Mars onlangs het kleinst was?

Zwavel
Om meer te weten te komen over de atmosfeer van Mars in vroeger tijden, richtten de onderzoekers zich op zwavelatomen in de meteorieten. Ze ontdekten dat zwavel in de Marsmeteorieten vaak afkomstig was van gesmolten stenen – of magma – dat tijdens vulkaanuitbarstingen bovenkwam. Bovendien brachten vulkanen ook zwaveldioxide in de atmosfeer. Dat reageerde met licht, met andere moleculen en daalde neer op het oppervlak om vervolgens in magma te worden opgenomen. De onderzoekers ontdekten dat de chemische reacties die zwavel in de Martiaanse atmosfeer doormaakte heel anders waren dan de chemische reacties in de aardse atmosfeer in diezelfde tijd. Het suggereert dat de twee planeten al heel vroeg in de geschiedenis van ons zonnestelsel heel verschillende atmosferen hadden.

Verschillen
Om welke exacte verschillen het gaat, is niet helemaal duidelijk. Maar eerder onderzoek suggereerde al dat Mars kort nadat het zonnestelsel ontstond het grootste deel van zijn atmosfeer verloor, waardoor deze atmosfeer tot op de dag van vandaag dunner is dan die van de aarde en minder koolstofdioxide en andere gassen bevat. Dat is één van de redenen waarom Mars vandaag de dag te koud is voor de aanwezigheid van vloeibaar water. Maar in het verleden is dat wellicht anders geweest. “Klimaatmodellen tonen aan dat er na vulkanische uitbarstingen – die door de geschiedenis van Mars heen plaatsvonden – redelijk veel zwaveldioxide in de atmosfeer belandde en die hoeveelheid zwaveldioxide kan tot opwarming hebben geleid waardoor vloeibaar water voor langere perioden op het oppervlak van Mars kon bestaan,” vertelt onderzoeker Heather Franz. “Onze metingen van zwavel in de Martiaanse meteorieten verminderen het aantal mogelijke samenstellingen van de atmosfeer, aangezien de isotopen die wij geobserveerd hebben wijzen op een andere fotochemische activiteit op Mars, heel anders dan die op de jonge aarde.”

Zwavel kan ook door organismen worden geproduceerd. De onderzoekers stellen echter dat de zwavelisotopen in de Marsmeteorieten heel anders zijn dan de zwavelisotopen die door levende wezens ontstaan. Op basis van dit onderzoek hebben de wetenschappers een database opgebouwd die in de toekomst gebruikt kan worden om zwavel bevattende monsters die bijvoorbeeld door Marsrover Curiosity worden verzameld, te vergelijken en vast te stellen of het zwavel in die monsters geproduceerd is door levensvormen of niet.