We weten sinds kort een stuk meer over de samenstelling van de mantel en de korst van onze buurplaneet Mars. Dat hebben we te danken aan Amerikaanse wetenschappers die met de nieuwste technieken een aantal Mars-meteorieten hebben geanalyseerd. Ze stellen zelfs dat meerdere puzzelstukjes op hun plek vallen.
De onderzochte meteorieten zijn ongeveer 1,3 miljard jaar geleden ontstaan door inslagen op de rode planeet. Er vlogen daardoor stukken van Mars af, die na een relatief bescheiden ruimtereis op Aarde zijn neergestort. Ze zijn de afgelopen decennia op verschillende locaties in Afrika en op Antarctica gevonden. Geoloog James Day van de University of California (UC) heeft samen met collega’s de chemische samenstelling van deze monsters van Mars kunnen analyseren.
Data zijn goud waard
Deze resultaten zijn niet alleen belangrijk om het ontstaan en de evolutie van Mars beter te begrijpen, maar zijn ook goud waard voor NASA-missies richting de rode planeet, legt onderzoeksleider Day uit. “Mars-meteorieten zijn het enige fysieke materiaal dat we van Mars hebben. Ze stellen ons in staat nauwkeurige metingen uit te voeren en de processen te achterhalen die plaatsvonden op Mars en dicht bij het oppervlak van de planeet. Ze geven ons directe informatie over de samenstelling van Mars die we kunnen vergelijken met waarnemingen op Mars zelf”, vertelt Day.
De vorming van Mars kon worden bestudeerd door meteorietmonsters die allemaal afkomstig zijn van dezelfde vulkaan. Deze meteorieten worden ook wel nakhlieten en chassignieten genoemd. Zo’n 11 miljoen jaar geleden sloeg een grote meteoorinslag op Mars delen van de planeet weg, waarna een hoop stenen de ruimte in schoten. Sommigen daarvan landden op Aarde in de vorm van meteorieten, waarvan de eerste in 1815 in het Franse Chassigny werd ontdekt. In 1905 werd er in het Egyptische Nakhl ook eenzelfde soort buitenaardse steen gevonden.
Buitenaardse samenstelling
Sindsdien zijn er meer van dergelijke meteorieten ontdekt in bijvoorbeeld Mauritanië en op Antarctica. Wetenschappers kunnen Mars als de plaats van herkomst aanwijzen, omdat deze meteorieten relatief jong zijn. Ze kunnen daarom alleen van een tot voor kort actieve planeet komen. Het element zuurstof, dat veelvuldig voorkomt in de meteorieten, is duidelijk anders dan aards materiaal. De samenstelling van de atmosfeer van Mars is hierin grotendeels behouden gebleven en komt overeen met metingen op het oppervlak van de rode planeet door de Viking-landers in de jaren zeventig van de vorige eeuw.
Nakhlieten en chassignieten
Het team analyseerde de twee typen meteorieten: de nakhlieten en de chassignieten. Nakhlieten zijn basaltachtig, vergelijkbaar met lava die tegenwoordig in IJsland en Hawaï omhoog spuwt. Nakhlieten zijn rijk aan een mineraal dat clinopyroxeen wordt genoemd. Chassignieten zijn bijna volledig opgebouwd uit het mineraal olivijn. Op aarde is basalt een hoofdbestanddeel van de aardkorst, vooral onder de oceanen. Olivijnen zijn overvloedig aanwezig in de aardmantel.
Hetzelfde geldt voor Mars. De rotsen blijken aan elkaar verwant te zijn door een speciaal proces in de vulkaan waarbij ze zijn gevormd. Een aantal van de toen gesmolten nakhlieten bevatten onderdelen van de bovenste laag van de Mars-korst. Ze waren zo dicht bij de oppervlakte dat er interactie plaatsvond met de atmosfeer van Mars. “Door vast te stellen dat nakhlieten en chassignieten uit hetzelfde vulkanische systeem komen – en dat er een wisselwerking was met de korst van Mars, die veranderde door atmosferische interacties – kunnen we een nieuw type gesteente op Mars identificeren”, vertelt Day trots. “Met de bestaande verzameling Mars-meteorieten, die allemaal van vulkanische oorsprong zijn, zijn we bovendien in staat om de interne structuur van Mars beter te begrijpen.”
Op deze manier ontstaat het beeld van een atmosferisch veranderde toplaag van Mars, een complexe diepere korst, en een mantel waar pluimen – afkomstig uit de verre diepten van de planeet – doordringen tot de bodem van de korst. Ondertussen blijkt het binnenste van Mars, dat al vroeg in zijn evolutie werd gevormd, vloeibaar te zijn. Vanwege de gesmolten brij in de Mars-kern is de planeet in staat om specifieke soorten vulkanen te produceren.
Fascinerende overeenkomsten en verschillen
“Het is fascinerend hoeveel overeenkomsten het vulkanisme van Mars heeft met de aarde”, zegt Day. “Nakhlieten en chassignieten hebben zich op vergelijkbare manieren gevormd als we bij recent vulkanisme in plaatsen als Oahu op Hawaï zien. Daar drukken nieuw gevormde vulkanen op de mantel en genereren ze tektonische krachten die nog meer vulkanisme in de directe omgeving veroorzaken.”
“Maar er zijn ook grote verschillen tussen onze aardbol en de rode buurman. De reservoirs op Mars zijn extreem oud en hebben zich kort na de vorming van de rode planeet van elkaar afgescheiden. Op aarde heeft de platentektoniek ertoe bijgedragen dat reservoirs in de loop van de tijd weer bij elkaar zijn gekomen. In die zin vormt Mars een belangrijke link tussen hoe de vroege aarde er misschien uitzag en hoe hij er tegenwoordig uitziet.”
