De metalen kern van Mars is niet alleen kleiner en dichter dan gedacht, maar blijkt ook nog eens te zijn omhuld door magma. Deze ontdekkingen hebben geleid tot nieuwe inzichten in de manier waarop Mars is ontstaan en geëvolueerd en uiteindelijk de onherbergzame planeet is geworden die we vandaag kennen.
Vier jaar lang bestudeerde Marslander InSight het binnenste van onze naburige planeet Mars. Gedurende die periode heeft de lander een berg aan gegevens verzameld, waar onderzoekers nog altijd doorheen spitten. En dat heeft nu tot een verbazingwekkende ontdekking geleid. Een nieuwe analyse van de geregistreerde Marsbevingen, gecombineerd met computermodellen, schetst nu namelijk een compleet nieuw beeld van wat er zich in het binnenste van de planeet afspeelt. Dit heeft tot nieuwe informatie geleid over de manier waarop Mars in de loop der tijd is geëvolueerd en waarom hij niet langer geschikt is om leven te ondersteunen.
Marslander InSight zette in 2018 voet op Mars en plaatste niet lang daarna een seismometer op het oppervlak van de rode planeet. Die seismometer heeft in totaal meer dan 1300 marsbevingen geregistreerd. Het betekent dat InSight onze kennis van Mars behoorlijk heeft uitgebreid. Want blijkbaar komen bevingen ook op buurplaneet Mars veelvuldig voor. De grootste Marsbeving die de lander detecteerde, was een Marsbeving met een kracht van bijna vijf op de Schaal van Richter. Deze beving is de boeken ingegaan als de zwaarste beving die ooit op een andere planeet is gemeten.
Terwijl wetenschappers de gegevens van InSight grondig analyseerden, deden ze een onverwachte ontdekking. De gegevens wijzen er namelijk op dat de Martiaanse kern wordt omhuld door een 150 kilometer dikke laag vloeibaar silicaat (ook wel magma genoemd). De bovenkant van deze laag werd eerder onjuist geïnterpreteerd als zijnde het oppervlak van de kern. De dikke laag bevindt zich precies tussen de vloeibare ijzeren kern en de vaste silicaatmantel van Mars in. “De aarde heeft geen volledig gesmolten silicaatlaag zoals deze,” aldus onderzoeker Amir Khan.
Kleiner en dichter
De ontdekking van deze laag magma duidt erop dat de kern van Mars aanzienlijk kleiner en dichter is dan gedacht. Eerder veronderstelde men dat de kern van Mars een diameter had van ergens tussen de 1.800 en 1.850 kilometer. Nu hebben wetenschappers deze schatting herzien naar ongeveer 1.650-1.700 kilometer, wat neerkomt op ongeveer de helft van de straal van Mars. Dit betekent ook dat de kern van Mars minder lichte elementen bevat, met een afname van ergens tussen de 9 en 14 procent van het totale gewicht. Ondanks deze afname, herbergt Mars overigens nog steeds veel lichte elementen, zoals zwavel, koolstof, zuurstof en waterstof. De aanwezigheid van aanzienlijke lichte elementen in de kern duidt erop dat deze kern zich zeer vroeg in de geschiedenis van Mars heeft gevormd, wellicht toen de zon nog omgeven was door gas waarin lichte elementen zich konden verzamelen.
Beste schattingen
De resultaten vormen de meest gedetailleerde en exacte schattingen tot nu toe van de interne structuur van de kern en mantel van Mars. Deze resultaten wijzen erop dat onze kennis over hoe aardse planeten gevormd worden en wat ze opbouwt, verder wordt verbeterd. Maar de ontdekking van de dikke laag magma verandert niet alleen onze kijk op het diepe binnenste van de rode planeet.
Magnetisch veld
Onderzoeker Vedran Lekic vergelijkt de nieuw ontdekte gesmolten laag met een ‘verwarmingsdeken’ die de kern van Mars bedekt. “Deze ‘deken’ houdt niet alleen de kern warm en voorkomt dat deze afkoelt, maar het zorgt er ook voor dat radioactieve elementen, die warmte genereren wanneer ze afbreken, geconcentreerd worden,” legt hij uit. “Wanneer dit gebeurt, kan de kern waarschijnlijk niet de stromingen veroorzaken die nodig zijn om een magnetisch veld te genereren. Dit kan verklaren waarom Mars momenteel geen actief magnetisch veld heeft.”
Leven
Kortom, de isolerende laag magma voorkomt in feite dat de kern afkoelt en een thermodynamo genereert, wat normaal gesproken een magnetisch veld produceert rond planeten zoals de aarde. En zonder een werkend beschermend magnetisch veld is een planeet zoals Mars uiterst kwetsbaar voor intense zonnewind. Ook verdwijnt al het water op het oppervlak. En dus hebben Marsmannetjes geen schijn van kans: het betekent dat Mars niet in staat is om leven te ondersteunen.
Externe factoren
Toch weten we dat Mars in het verre verleden wel over een magnetisch veld beschikte. Volgens de onderzoekers zouden externe factoren hieraan ten grondslag hebben gelegen. “De ontdekking van de vloeibare laag betekent dat er externe krachten nodig zijn om het magnetisch veld te creëren dat Mars gedurende de eerste 500 tot 800 miljoen jaar van zijn evolutie had,” zegt hoofdauteur Henri Samuel. “Deze externe krachten kunnen afkomstig zijn van krachtige meteorietinslagen of bewegingen in de kern die werden opgewekt door zwaartekrachtinteracties met oude manen die inmiddels zijn verdwenen.”
Oceaan van magma
De bevindingen bevestigen eerder geopperde theorieën over dat Mars in het verleden waarschijnlijk een oceaan van magma herbergde. Deze stolde later tot een laag onder de Martiaanse mantel die bestaat uit ‘silicaatsmelt,’ die ijzer en radioactieve elementen bevat. De warmte die vrijkwam door de radioactieve elementen zou vervolgens aanzienlijke invloed hebben gehad op de thermische ontwikkeling en afkoelingsgeschiedenis van de rode planeet. “Als deze lagen wijdverspreid zijn, kunnen ze aanzienlijke gevolgen hebben voor andere aspecten van de planeet,” zegt Lekic. “Deze lagen kunnen ons helpen begrijpen of planeten magnetische velden kunnen maken en behouden, hoe planeten in de loop van de tijd afkoelen en hoe de binnenkant van planeten in de loop van de tijd verandert.”
Hoewel de InSight-missie officieel in december 2022 ten einde kwam, gaat het analyseren van de verzamelde gegevens door. Want zoals deze studie aantoont, valt er nog genoeg te ontdekken. De missie heeft wetenschappers geholpen om een beter begrip te krijgen van de interne structuur van Mars, inclusief de afmetingen en samenstelling van de kern, en heeft globale inzichten gegeven over de tumultueuze manier waarop de planeet is ontstaan. “De recente ontdekking van een gesmolten laag is slechts één voorbeeld van hoe we voortdurend leren van de afgeronde InSight-missie,” zegt Lekic. De onderzoekers kijken er dan ook tevreden op terug. “De InSight-missie was buitengewoon succesvol en heeft ons veel nieuwe gegevens en inzichten opgeleverd,” voegt Khan toe. “Deze zullen we de komende jaren blijven analyseren.”
