De meest – en langst – leefbare plek op Mars kan wel eens enkele kilometers onder het oppervlak hebben gelegen.

Dat stellen onderzoekers in het blad Science Advances. In het wetenschappelijke blad deponeren ze een nieuwe oplossing voor de zogenoemde faint young sun paradox. En die heeft dus implicaties voor eventueel leven op Mars.

Paradox
Vandaag de dag is Mars koud en vrij droog; het weinige water dat er te vinden is, zit grotendeels opgesloten in polaire ijskappen. Maar het oppervlak van de rode planeet getuigt ervan dat dat in het verleden wel anders is geweest; er zijn bijvoorbeeld heel wat kanalen en geulen te vinden die door water lijken te zijn uitgekerfd. Het wijst erop dat de planeet tussen 4,1 en 3,7 miljard jaar geleden – in een tijdvak dat het Noachian wordt genoemd – wel vloeibaar water herbergde.


Vaak wordt gesteld dat het vloeibare water op Mars miljarden jaren geleden mede mogelijk werd gemaakt door een dikke atmosfeer die rijk was aan broeikasgassen. Door die atmosfeer zou Mars veel warmer zijn geweest en kon er vloeibaar water over het Martiaanse oppervlak stromen. Maar wanneer onderzoekers met klimaatmodellen een jong Mars met een dikke atmosfeer simuleren, hebben ze vaak toch moeite om de temperaturen te genereren die nodig zijn om water op Mars vloeibaar te maken én te houden. “De zon was vier miljard jaar geleden veel minder krachtig,” zo legt onderzoeker Lujendra Ojha uit. “Zelfs met sterke broeikasgassen in de Martiaanse atmosfeer slagen klimaatmodellen er maar lastig in om de oppervlaktetemperatuur (langdurig, red.) boven het vriespunt uit te laten komen. En toch zien we op Mars heel veel bewijs dat er vier miljard jaar geleden vloeibaar water aanwezig was. En dat noemen we de faint young sun paradox.”

Verwarming van binnenuit
Ojha en collega’s denken nu echter een oplossing te hebben voor die paradox. In het blad Science Advances stellen ze dat Mars mogelijk van binnenuit sterk verwarmd werd. “We weten allemaal dat het oppervlak van planeten extern verwarmd wordt door de straling van de zon. Maar planeten worden ook van binnenuit verwarmd. De bron van die interne verhitting is het radioactieve verval van elementen zoals uranium, thorium en kalium die allemaal in de planeet aanwezig zijn.” Volgens deze theorie kan ook met een veel minder krachtige zon (langdurig) vloeibaar water zijn gegenereerd doordat ijskappen van onderaf verwarmd werden en smolten. Zo ontstonden subglaciale meren, zoals we die ook op aarde kennen (zie kader).

Meren die soms wel onder een kilometers dikke laag ijs verborgen zitten; die kennen we op aarde ook. Warmte afkomstig uit het binnenste van de aarde leidt er bijvoorbeeld toe dat er onder de West-Antarctische en Groenlandse ijskap meren te vinden zijn. De aarde herbergt dus nog steeds genoeg warmte om ijskappen van onderaf te laten smelten, maar voor Mars is dat vandaag de dag waarschijnlijk anders. “De aarde is groter, dus verliest de interne warmte veel langzamer dan Mars,” legt Ojha. uit. “Je moet het je als volgt voorstellen: als je een grote en kleine metalen bol tot dezelfde temperatuur verwarmt, dan zal de kleinere bal veel sneller afkoelen.” Overigens is niet iedereen ervan overtuigd dat Martiaanse subglaciale meren passé zijn; recent is nog een onderzoek verschenen dat suggereert dat onder de ijskap op de zuidpool van Mars nog subglaciale meren te vinden zijn.

“We weten allemaal dat Mars in het verleden vloeibaar water bezat,” zo stelt Ojha. “Dat is oud nieuws. Hoe dat vloeibare water vier miljard jaar geleden ontstond, leidt door de faint young sun paradox tot controverse. Onze resultaten suggereren dat warmte van binnenuit weleens een nieuwe oplossing voor die paradox kan zijn.” En die oplossing heeft een belangrijke implicatie voor eventueel leven op Mars én onze zoektocht naar dat leven. Want in de subglaciale meren – en de grond eronder, waar dat water in kan zijn doorgesijpeld – kan leven zijn ontstaan. En het kan er ook langer dan elders op Mars hebben standgehouden, omdat het zeker in beginsel niet zo sterk beïnvloed werd door de heftige veranderingen die Mars aan het eind van het Noachian onderging.


Want terwijl onderzoekers nog debatteren over de vraag hoe Mars in het Noachian aan vloeibaar water – en dus leefbare omstandigheden – kwam en waar dat water zich dan precies voornamelijk bevond, zijn ze het er wel over eens dat de planeet aan het einde van dat tijdperk radicaal veranderde. Mars begon zijn magnetisch veld kwijt te raken, waarna de zonnewind de planeet van zijn atmosfeer begon te ontdoen. De temperaturen daalden en straling afkomstig uit de ruimte teisterde het oppervlak vrijwel ongehinderd. Als het oppervlak eerder – bijvoorbeeld doordat er hier en daar toch wat vloeibaar water te vinden was – leefbaar was, moet daar rond die tijd een einde aan zijn gekomen. Ondertussen zou het water onder het oppervlak manhaftig stand kunnen hebben gehouden. “Ongeacht de aard van het oude Martiaanse klimaat, zou het gebied onder het oppervlak het meest leefbare gebied op Mars zijn geweest,” zo schrijven de onderzoekers. En als daar leven te vinden was, moet het zich gaandeweg – doordat Mars steeds droger werd en water in toenemende mate enkel op grotere diepte te vinden was – ook steeds verder ondergronds hebben begeven.

De beste plek om nu naar sporen van buitenaards leven te zoeken, bevindt zich mogelijk dan ook diep onder het oppervlak van Mars. Daar heeft het leven mogelijk het langst stand gehouden. Of het er misschien tot op de dag van vandaag nog is? Ojha denkt persoonlijk van niet. “Het enige wat wij concluderen, is dat je beter ondergronds naar sporen van leven kan zoeken dan aan het oppervlak.”

Meer onderzoek naar het binnenste van Mars zal uit moeten wijzen of warmte van binnenuit zo’n groot stempel op de leefbaarheid van Mars heeft gedrukt. Onderzoekers kijken wat dat betreft hoopvol uit naar data van Marslander InSight, die met behulp van een boor onder het oppervlak van Mars metingen uit moet gaan voeren. De lander arriveerde in 2019 al op Mars, maar heeft tot op heden helaas grote moeite om de boor in de Marsgrond te krijgen en dus wordt ons geduld nog even op de proef gesteld.

De zoektocht naar buitenaards leven richt zich momenteel wel op het oppervlak van Mars; toekomstige rovers – zoals Perseverance en Rosalind Franklin – zullen aan dat oppervlak gaan zoeken naar sporen van Martiaanse microben. “Ik weet zeker dat deze rovers veel opwindende nieuwe dingen over de rode planeet onthullen,” stelt Ojha. “En ik zou het geweldig vinden om te horen dat ze sporen van leven hebben gevonden, maar ik denk dat je beter onder de grond kunt zoeken.”