Onderzoekers denken dat smeltwater onder het ijs op gematigde breedtegraden mogelijk micro-organismen kan bevatten.
Op dit moment wordt er volop gezocht naar leven op Mars. De rovers Curiosity en Perseverance speuren bijvoorbeeld naar aanwijzingen van vroeger en/of huidig leven op de rode planeet, al is er tot nu toe nog weinig succes. Maar misschien wordt er wel helemaal op de verkeerde plek gezocht. Een nieuwe studie suggereert namelijk dat microben weleens zouden kunnen leven onder het ijs dat de planeet bedekt.
Twee soorten ijs
Mars kent twee soorten ijs: bevroren water en bevroren kooldioxide. In de studie richtten de onderzoekers zich op het waterijs. Dit ijs ontstond in grote hoeveelheden door sneeuw die vermengd met stof op het oppervlak neerdaalde tijdens verschillende Martiaanse ijstijden in de afgelopen miljoen jaar. Deze oude sneeuw is inmiddels omgevormd tot ijs, waarin nog steeds stofdeeltjes aanwezig zijn. “Waarschijnlijk bevat het ijs kleine hoeveelheden stof, mogelijk minder dan één procent”, stelt onderzoeker Aditya Khuller in een interview met Scientias.nl. “Hoewel het maar een kleine hoeveelheid is, heeft dit stof een belangrijk effect. De diepte waarop er genoeg zonlicht doordringt voor fotosynthese in het ijs, is afhankelijk van de hoeveelheid stof die erin zit. Daarnaast beïnvloedt de hoeveelheid stof in het ijs ook hoe diep schadelijke ultraviolette straling kan doordringen.”
Stof
Deze stofdeeltjes zijn essentieel om te begrijpen hoe ondergrondse waterpoelen kunnen ontstaan wanneer het ijs aan zonlicht wordt blootgesteld. Donker stof absorbeert meer zonlicht dan het omringende ijs, waardoor het ijs kan opwarmen en tot enkele meters onder het oppervlak kan smelten. “Twee eerdere, onafhankelijke simulaties van dikke sneeuw op Mars hebben aangetoond dat er smeltwater onder het oppervlak kan ontstaan in de gematigde breedtegraden van de planeet, zolang er kleine hoeveelheden stof (minder dan 1 procent) in de sneeuw zitten,” zegt Khuller.
Waterpoelen
Volgens onderzoekers is dit precies de plek waar we naar microbieel leven zouden moeten zoeken. Hun modelleringsstudie suggereert namelijk dat stoffig ijs dat aan het oppervlak van Mars ligt, de juiste omstandigheden kan creëren voor leven. Dat komt omdat de hoeveelheid zonlicht die door waterijs heen komt, genoeg zou zijn voor fotosynthese in de ondiepe smeltwaterpoelen onder dat ijs. Op aarde zijn soortgelijke waterpoelen in ijs ontdekt die vol leven zitten, waaronder algen, schimmels en microscopische cyanobacteriën, die allemaal hun energie uit fotosynthese halen.
Op aarde kan stof in het ijs zogenaamde ‘cryoconite-gaten’ vormen. Dit zijn kleine holtes die ontstaan wanneer stofdeeltjes die door de wind zijn meegevoerd op het ijs terechtkomen, zonlicht absorberen en elk jaar verder in het ijs smelten. Na verloop van tijd, als deze stofdeeltjes dieper in het ijs komen en verder van de zonnestralen verwijderd raken, stoppen ze met zinken. Toch blijven ze genoeg warmte genereren om een poel smeltwater om hen heen te creëren. Deze poelen kunnen een levendig ecosysteem voor eenvoudige levensvormen ondersteunen.
Stofdeeltjes in het ijs kunnen dus plaatselijke smelt tot ongeveer 1,5 meter diep veroorzaken. Dit levert vervolgens het vloeibare water op dat nodig is voor het bestaan van fotosynthetisch leven. De onderzoekers vermoeden echter dat de poolgebieden op Mars te koud zijn voor dit proces. Wel zou dit kunnen optreden in gebieden op gematigde breedte, tussen ongeveer 30 en 60 graden, op zowel het noordelijk als het zuidelijk halfrond.
Schadelijke straling
Kortom, de onderzoekers vermoeden dat smeltwater onder het ijs micro-organismen zou kunnen herbergen. De kans dat hier leven wordt gevonden, is volgens hen veel groter dan aan het oppervlak. “In tegenstelling tot de aarde heeft Mars geen beschermende ozonlaag, waardoor er 30 procent meer schadelijke ultraviolette straling op het oppervlak terechtkomt”, zegt Khuller. “Dit maakt het vrijwel onmogelijk voor leven om op het Marsoppervlak te overleven.” Een voldoende dikke laag ijs kan deze straling echter absorberen en zou zo cellen die onder het oppervlak leven kunnen beschermen.
Beste plek voor leven
Volgens de onderzoekers zou leven zich waarschijnlijk in een zogenaamde ‘stralingsbewoonbare zone’ moeten bevinden: ondiep genoeg om voldoende zichtbaar licht voor fotosynthese te ontvangen, maar diep genoeg om beschermd te zijn tegen ultraviolette straling. Bovendien voorkomen de bovenste lagen van het ijs dat de ondiepe ondergrondse waterpoelen verdampen. “Fotosynthese heeft voldoende zonlicht en vloeibaar water nodig,” legt Khuller uit. “In dit artikel hebben we berekend hoe zonnestraling door het ijs op Mars gaat. We ontdekten dat het bovenste ijs schadelijke ultraviolette straling aan het oppervlak kan blokkeren, terwijl het genoeg zonlicht voor fotosynthese laat doordringen. Daarom denken we dat blootgestelde stoffige ijslagen in de gematigde breedtegraden de beste plekken zijn om naar leven op Mars te zoeken.”
Ideale omstandigheden
De onderzoekers hebben ook onderzocht welke omstandigheden het beste geschikt zijn voor het bestaan van leven. Ze ontdekten dat zeer stoffig ijs te veel zonlicht zou blokkeren, maar dat ijs met slechts 0,01-0,1 procent stof een bewoonbaar gebied kan creëren dat ongeveer 5 tot 38 centimeter diep is. In schoner ijs zouden zelfs nog geschiktere bewoonbare zones kunnen liggen op diepten van 2,15 tot 3,1 meter.
De resultaten benadrukken hoe cruciaal het is om de ijzige gebieden op gematigde breedtegraden te gaan verkennen. Daar kunnen de aanwezigheid van water en de juiste lichtomstandigheden de kans op het vinden van leven namelijk aanzienlijk vergroten. Al waarschuwen de auteurs tegelijkertijd ook dat het mogelijke bestaan van theoretisch bewoonbare zones niet betekent dat er daadwerkelijk fotosynthetisch leven op Mars is – of ooit is geweest. Wel wijst het erop dat er op de rode planeet enkele veelbelovende gebieden zijn voor toekomstige zoektochten naar leven. “We weten niet of er leven op Mars is, maar als er leven in het Martiaanse ijs zou bestaan, zou het fascinerend zijn om te ontdekken welke organismen daar kunnen overleven en hoe ze zich hebben ontwikkeld in vergelijking met het leven op aarde”, zegt Khuller. “Deze studie wijst op de meest toegankelijke plekken om vandaag de dag naar leven op Mars te zoeken. Hopelijk zijn er in de toekomst missies die deze locaties kunnen verkennen, zolang ze de omgeving daar niet verstoren.”
