Jarosiet, een veelvoorkomend mineraal op Mars, blijkt een verrassend nauwkeurig archief van de chemie van oud Marswater. Experimenteel onderzoek laat zien hoe broom en chloor onder koude, zure omstandigheden in het kristal werden ingebouwd – en zo het vroegere Marsklimaat blootleggen.
Het mineraal jarosiet – een kalium-ijzer-sulfaat – komt veel voor op Mars. Volgens wetenschappers ontstond het mineraal doordat geoxideerd, zuur water ooit inwerkte op Marsgesteente. Dat zure water bevat halogenen – zeer reactieve elementen zoals broom en chloor. Dat zijn ‘tracers’ die wetenschappers vertellen hoe vloeistoffen en omgevingsomstandigheden evolueerden. Tijdens de interactie van vloeistoffen en gesteente belanden die halogenen in jarosiet. Maar hoe dat precies onder Marsachtige omstandigheden gebeurt blijft een raadsel.
Jarosiet neemt liever broom op
Chinese wetenschappers van het Instituut voor Geologie en Geofysica, de Chinese Academie van Wetenschappen en Chengdu University of Technology zijn nu dichter bij een antwoord. Zij onderzochten welke halogenen onder Marsachtige omstandigheden terechtkomen in twee verschillende jarosiet-variaties – één met kalium als positief geladen atoom, en één met natrium. Wat blijkt: jarosiet neemt liever broom op – vooral onder de koude omstandigheden die lang geleden op het Marsoppervlak heersten.
De Chinezen ontdekten in hun experiment een paar duidelijke patronen. Ten eerste nam jarosiet veel meer broom op dan chloor. Ten tweede nam de jarosiet-variaties met kalium überhaupt veel makkelijker halogenen op dan die met natrium.
Met spectroscopische metingen – waarmee wetenschappers de interactie tussen materie (atomen/moleculen) en straling (zoals licht) bestuderen – ontdekten de onderzoekers nog wat anders: broom en chloor sloegen niet tussen de laagjes moleculen neer, maar namen de plaats in van hydroxylgroepen binnen de jarosiet-moleculen zelf. Deze atomenwissel zorgde ervoor dat de afstand tussen de atomen in jarosiet verkleinde, waardoor het kristalrooster zich samentrok. Die “krimp” van het kristal is een soort vingerafdruk van de chemische omstandigheden op het oude Marsoppervlak.
Nuttige registratie van vroegere omstandigheden
Deze bevindingen laten zien hoe subtiele chemische kenmerken die in mineralen bewaard zijn gebleven veel kunnen zeggen over de geschiedenis van planeten. Jarosiet bevat dus een nuttige registratie van vroegere omstandigheden op Mars. En biedt zo een krachtig hulpmiddel om de chemische samenstelling van vloeistoffen, klimaatomstandigheden en de langetermijnevolutie van water op Mars te traceren.
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
