Een nieuwe studie werpt licht op het intrigerende mysterie van Mars’ ontbrekende atmosfeer. Want mogelijk verbergt die zich wel vol in het zicht…
Mars was niet altijd de kille woestijn die we nu kennen. Er zijn steeds meer aanwijzingen dat er miljarden jaren geleden water over het oppervlak van de rode planeet stroomde. En als er water was, dan moet er ook een dikke atmosfeer zijn geweest om te voorkomen dat het bevroor. Maar zo’n 3,5 miljard jaar geleden droogde het water op en de lucht, die ooit vol koolstofdioxide zat, werd aanzienlijk dunner. Hierdoor wordt onze naaste buur nu nog slechts omhuld door een flinterdunne atmosfeer. Een vraag waar wetenschappers zich al jaren het hoofd over breken, is wat er precies met de Martiaanse atmosfeer is gebeurd. Twee geologen komen nu in het vakblad Science Advances met een verrassende theorie.
Klei
Volgens de twee geologen zou het antwoord mogelijk te vinden kunnen zijn in de klei van de planeet. In hun artikel suggereren ze dat een aanzienlijk deel van de verloren atmosfeer van Mars mogelijk is opgeslagen in de kleiachtige korst. Ze stellen dat het vloeibare water dat ooit zo rijkelijk over Mars stroomde, door bepaalde soorten gesteente had kunnen sijpelen, wat een langzame kettingreactie zou hebben opgestart. Deze reactie zou geleidelijk koolstofdioxide uit de atmosfeer hebben onttrokken en omgezet in methaan — een vorm van koolstof die gedurende lange tijd in de klei van de planeet kan worden opgeslagen.
Aarde
Deze theorie is niet eens zo vergezocht. Vergelijkbare processen komen namelijk ook voor in bepaalde gebieden op aarde. De onderzoekers hebben dan ook hun kennis van de interacties tussen gesteenten en gassen op aarde gebruikt om te begrijpen hoe soortgelijke processen op Mars zouden kunnen werken. Ze ontdekten dat, rekening houdend met de geschatte hoeveelheid klei die het oppervlak van Mars bedekt, deze klei tot 1,7 bar koolstofdioxide zou kunnen vasthouden. Dit zou ongeveer 80 procent van de oorspronkelijke atmosfeer van de planeet vertegenwoordigen.
Smectiet
Concreet zou de Martiaanse atmosfeer weleens opgegaan kunnen zijn in een soort oppervlakte-klei mineraal genaamd smectiet, dat bekend staat als een zeer efficiënte opslagplaats voor koolstof. In een enkele korrel smectiet zitten talloze ‘plooien’ waarin koolstof miljarden jaren lang ongestoord kan blijven. De onderzoekers hebben aangetoond dat de aanwezigheid van smectiet op aarde waarschijnlijk het resultaat is van tektonische activiteit. Zodra het aan het oppervlak kwam, konden de kleimineralen genoeg koolstofdioxide uit de atmosfeer opnemen en opslaan, waardoor de planeet gedurende miljoenen jaren afkoelde. Ook Mars blijkt bedekt te zijn met dezelfde smectiet-klei. De onderzoekers vroegen zich daarom af of deze klei op Mars een vergelijkbare functie zou kunnen hebben gehad in het vasthouden van koolstof. En als dat het geval is, hoeveel koolstof zou de klei dan kunnen opslaan?
Zoals je hierboven kunt lezen, ontstaat smectiet op aarde door de beweging van continentale platen en het naar boven brengen van rotsen uit de mantel. Mars kent echter geen soortgelijke tektonische activiteit. Hoe het kan dat Mars dan toch bedekt is met smectiet-klei? In de loop van ongeveer een miljard jaar zou het water dat door de korst sijpelde geleidelijk reageren met olivijn. Wetenschappers denken dat de Martiaanse korst voornamelijk uit stollingsgesteente bestaat dat rijk is aan olivijn, een mineraal dat een gereduceerde vorm van ijzer bevat. Zuurstofmoleculen in het water zouden zich aan het ijzer hechten, waardoor waterstof vrijkomt en het rode geoxideerde ijzer ontstaat dat de planeet zijn herkenbare kleur geeft. Deze vrijgekomen waterstof zou vervolgens met koolstofdioxide in het water hebben gereageerd om methaan te vormen. Naarmate deze reactie in de loop van de tijd vorderde, zou olivijn langzaam zijn omgevormd tot een ander soort ijzerrijk gesteente, bekend als serpentijn, dat daarna bleef reageren met water om smectiet te vormen.
Na een rekensommetje kwamen de onderzoekers tot een interessante ontdekking. Als Mars bedekt is met een laag smectiet van 1.100 meter diep, zou deze hoeveelheid klei in staat zijn om een enorme hoeveelheid methaan op te slaan. Dit zou overeenkomen met het merendeel van het koolstofdioxide in de atmosfeer dat sinds het opdrogen van de planeet verloren is gegaan. “We constateren dat de schattingen van de wereldwijde klei-volumes op Mars overeenkomen met een groot deel van de oorspronkelijke CO2 van de planeet, dat is vastgelegd als organische verbindingen in de kleirijke korst,” zegt onderzoeker Joshua Murray. “In zekere zin zou de ontbrekende atmosfeer van Mars zich weleens in het volle zicht kunnen verbergen.”
Kortom, de onderzoekers hypothetiseren dat de verloren koolstofdioxide mogelijk is opgeslagen in de kleiachtige oppervlakken van Mars. “Mogelijk hebben zich dus op de aarde en Mars soortgelijke processen voorgedaan,” denkt onderzoeker Oliver Jagoutz. “Grote hoeveelheden atmosferisch CO2 zouden kunnen zijn omgezet in methaan en in de klei zijn opgeslagen.” Deze ontdekking is niet alleen belangrijk voor de wetenschap van Mars, maar heeft ook implicaties voor toekomstige missies naar de planeet. Zo suggereren de onderzoekers dat deze opgeslagen Martiaanse koolstof op een dag weer kan worden teruggewonnen en omgezet in brandstof. “Mogelijk is er nog steeds methaan aanwezig,” stelt Jagoutz. “Dit zou in de toekomst als energiebron op Mars kunnen worden gebruikt.”
