Water op Mars? Best, het was een oceaan…

Hoewel nu wordt aangenomen dat het verre verleden van Mars vloeibaar water had, leek het bestaan ​​van een oceaan nog maar 3 miljard jaar geleden onmogelijk. Hoewel, We hebben zojuist een studie gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift PNAS Wat het tegendeel laat zien, door het mogelijk te maken om het klimaatsysteem van Mars op dat moment te simuleren. Tegelijkertijd evolueerde het leven op aarde om een ​​groot aantal ecosystemen te veroveren.

Aangenomen wordt dat het klimaat op de equatoriale continenten koud was, maar de pooloceaan is mogelijk vloeibaar gebleven, zoals blijkt uit een aantal geologische aanwijzingen. In dit scenario kan onze zusterplaneet ook een grote bijdrage leveren aan de evolutie van het leven voordat het de Rode Planeet werd. Een stabiele oceaan levert vloeibaar water dat essentieel is voor leven op grote tijdschalen als chemisch oplosmiddel, maar ook als bescherming tegen stellaire straling. Deze voorwaarden lijken noodzakelijk, maar ze zijn zeker niet voldoende, en het ontstaan ​​van leven is een open vraag voor de wetenschap van de eenentwintigste eeuw^ja een eeuw. Er moet aan worden herinnerd dat tot nu toe nergens anders dan op aarde een spoor van leven is ontdekt, noch op Mars, noch waar dan ook in het universum.

De aanwezigheid van vloeibaar water op Mars 3,5-4 miljard jaar geleden (in het geologische tijdperk genaamd Noachian) wordt bevestigd door de aanwezigheid van vertakte valleien. Deze valleien bestaan ​​uit vloeibaar water, vaak in de vorm van regen of smeltende sneeuw. De stroming van water resulteert in kleine V-vormige erosie-vormige rivieren die samenvloeien tot grotere rivieren enz.: het laatste tafereel is een netwerk van vertakte valleien, Soms werpen ze zich in meren.

Aan de andere kant hebben gletsjervalleien verschillende vormen als gevolg van massale gletsjererosie, U-vormig en minder gevorkt. Waarom kon Mars deze processen tot nu toe traceren, terwijl dat op aarde onmogelijk zou zijn geweest? Op aarde hebben we platentektoniek, die 200 miljoen jaar geleden alle continenten samenbracht tot een supercontinent: Pangaea. Daarom is het onmogelijk om oude landschappen op aarde te vinden. Op Mars is er geen platentektoniek en blijft het landschap statisch, de littekens van de tijd stapelen zich geleidelijk op.

Oceaan op het noordelijk halfrond van Mars

Het bestaan ​​van een pooloceaan op het noordelijk halfrond is controversieel, maar veel teams hebben een consistente oude kustlijn geïdentificeerd. Onlangs is een nieuwe ontdekking gedaan: de identificatie van enorme tsunami-afzettingen, wat indirect wijst op het bestaan ​​van de oceaan, en zelfs Identificatie van de inslagkrater aan de oorsprong van dit sediment. De Lomonosov-krater heeft een specifieke vorm die de vorming ervan in de oceaan aangeeft. De leeftijd wordt geschat op 3 miljard jaar aan het einde van het geologische tijdperk dat het Hesperium wordt genoemd.

Hoe schat je de leeftijd van het aardoppervlak? Astronomen gebruiken kratertelling op basis van een heel eenvoudig principe: kraters bouwen zich op in de tijd. Het oude oppervlak is dus een meer gebarsten oppervlak dan het jonge. Deze methode geeft een relatieve leeftijd (groter/kleiner), maar om een ​​absolute leeftijd te verkrijgen is het noodzakelijk om een ​​match te hebben tussen de gatendichtheid en de blootstellingsleeftijd. Dit werk zou op de maan zijn gedaan volgens de absolute datering van de monsters die naar de aarde waren teruggebracht. Voor Mars heeft modellering de compatibiliteit aangetoond tussen diepe kraterdichtheid en absolute leeftijd.

Het belangrijkste wetenschappelijke debat over de Martiaanse oceaan komt voort uit het feit dat eerdere klimaatmodellen op dit moment geen stabiele oceaan konden simuleren: al het water dat zich op de bergen ophoopt in de vorm van sneeuw. Onze studie is gepubliceerd in het tijdschrift PNAS, uitgevoerd in samenwerking tussen een team van Université Paris-Saclay/CNRS/GEOPS en NASA/GISS, heeft zojuist een klimaatsimulatie gebouwd, bestaande uit twee nieuwe kerncomponenten: oceaancirculatie en gletsjers. Door deze twee processen toe te voegen, toont deze nieuwe klimaatsimulatie een stabiele oceaan op het noordelijk halfrond, zelfs bij gemiddelde temperaturen op Mars van minder dan 0°C. De oceaan bevriest, ondanks zijn poolpositie, niet dankzij oceaanstromingen die warm water naar de polen brengen. Aan de andere kant voorspelt deze simulatie de aanwezigheid van gletsjers die ijs van hoogte naar de oceaan brengen. Deze voorspellingen komen overeen met geologische interpretaties van de afbeeldingen die wijzen op de aanwezigheid van deze gletsjervalleien.

Klimaatmodellering op Mars

Het klimaat van Mars 3 miljard jaar geleden simuleren is geen sinecure. Het is noodzakelijk om een ​​numerieke weergave van het klimaat te hebben, gebaseerd op fysische en chemische principes, van dezelfde soort die wordt gebruikt om het aardse klimaat te simuleren, maar aangepast aan Mars. Houd er rekening mee dat enerzijds Mars verder van de zon staat dan de aarde en dus minder energie ontvangt, en dat anderzijds de zon minder licht geeft dan nu. Onder deze omstandigheden was de zonneverlichting van Mars in die tijd slechts een derde van wat de aarde vandaag ontvangt.

Voor gematigde omstandigheden en vloeibaar oppervlaktewater moet een lage zonnestroom worden gecompenseerd door grote broeikasgassen en een hoge atmosferische dichtheid. Voor vloeibaar water is een atmosferische druk van 1 bar (dezelfde als op de huidige aarde, maar 100 keer meer dan de huidige druk op Mars) nodig voor vloeibaar water, maar kooldioxide₂ (momenteel veel voorkomend op Mars) is op zichzelf niet sterk genoeg om het smeltpunt van water (0°C) te bereiken. Er was nog een krachtig broeikasgas nodig, dus het wetenschappelijke team gebruikte een atmosfeer met 90% koolstofdioxide in hun model.₂ en 10% H2. Dit krachtige broeikasgas kan destijds zijn uitgestoten door intense vulkanen of zijn ontgast tijdens meteoorinslagen.

De resultaten toonden aan dat het landklimaat als volgt had moeten zijn: een heet en vochtig gebied nabij de kust, met gemiddelde jaartemperaturen boven 0 °C en regen. Een koude, droge regio met temperaturen onder 0°C op alle hoge plateaus van het zuidelijk halfrond van Mars. In dit tweede gebied verzamelde zich sneeuw op de hoogste bergen die in een gletsjer veranderde die naar de oceaan stroomt om de cyclus te voltooien. De voorspellingen van dit klimaat komen overeen met het bestaan ​​van netwerken van vertakte valleien nabij de kusten en de aanwezigheid van grote gletsjervalleien als gevolg van gebieden met sneeuwophoping.

Het is duidelijk dat de geschiedenis van de vluchtige elementen (vloeistof, ijs en gas) op Mars en water niet volledig werd begrepen tijdens de geschiedenis van Mars. Hoeveel water is er in de loop van de tijd beschikbaar? Hoe ziet het eruit: ijs, vloeistof, permafrost, natte mineralen? Deze wetenschappelijke publicatie gaat ervan uit dat er genoeg water is voor de oceanen, maar wat er daarna met dat water gebeurde, is een enorm mysterie! Er kunnen verschillende hypothesen worden geformuleerd: Sfeer ontsnappen in de ruimteOndergrondse opslag in de vorm van ijs (permafrost) of natte mineralen. Het is duidelijk dat de wateren van de huidige Mars-reservoirs afkomstig van de poolkappen en gletsjers niet voldoende zijn om de oceaan te voeden.

Om deze studie te voltooien, willen we nu indices van de ijsvalleien van Mars voor deze periode met grotere nauwkeurigheid onderzoeken op basis van satellietbeelden. De Chinese rover Zhurong landde in mei 2021 in het oude oceaangebied. We verwachten bewijs van de oceaan te vinden in de rotsen die ze zullen onderzoeken. Binnenkort, in minder dan tien jaar, zal de Mars Ice Mapper, NASA’s nieuwe missieproject uitgerust met een ongekende radarsonde, in staat zijn om de substructuur van de bodem te bestuderen. Deze missie zal ons zeker nieuwe argumenten geven over de omtrek van Mars!