Drie studies die de afgelopen maand zijn gepubliceerd, hebben twijfel doen rijzen over het uitgangspunt van ondergrondse meren onder de zuidpool van Mars.

Waar water is, er is leven. Dat is het geval op aarde, minstens, en ook waarom wetenschappers geprikkeld blijven door enig bewijs dat suggereert dat er vloeibaar water op koude is, droge Mars. De Rode Planeet is een moeilijke plek om naar vloeibaar water te zoeken:terwijl er veel waterijs is, elk water dat warm genoeg is om vloeibaar te zijn aan het oppervlak, zou slechts een paar ogenblikken duren voordat het in de piekerige lucht van Mars in damp zou veranderen.

Vandaar de in 2018 gegenereerde rente, toen een team onder leiding van Roberto Orosei van het Italiaanse Istituto Nazionale di Astrofisica aankondigde dat ze bewijs hadden gevonden van ondergrondse meren diep onder de ijskap op de zuidpool van Mars. Het door hen aangehaalde bewijsmateriaal kwam van een radarinstrument aan boord van de ESA (European Space Agency) Mars Express-orbiter.

Radarsignalen, die door rots en ijs kan dringen, veranderen omdat ze worden weerspiegeld door verschillende materialen. In dit geval, ze produceerden bijzonder heldere signalen onder de poolkap die konden worden geïnterpreteerd als vloeibaar water. De mogelijkheid van een potentieel bewoonbare omgeving voor microben was opwindend.

Maar na een nadere beschouwing van de gegevens, samen met experimenten in een koud laboratorium hier op aarde, sommige wetenschappers denken nu aan klei, geen water, zou de signalen kunnen creëren. In de afgelopen maand, een drietal nieuwe artikelen hebben het mysterie ontrafeld - en hebben mogelijk de hypothese van de meren opgedroogd.

Een wetenschappelijk ecosysteem

De poolwetenschappers van Mars behoren tot een kleine, hechte gemeenschap. Niet lang nadat de Lakes-paper werd gepubliceerd, ongeveer 80 van die wetenschappers ontmoetten elkaar voor de Internationale Conferentie over Mars Polar Science and Exploration in Ushuaia, een kustplaatsje in het zuidelijkste puntje van Argentinië.

Bijeenkomsten als deze bieden de mogelijkheid om nieuwe theorieën te testen en elkaars perspectieven op de proef te stellen. "Gemeenschappen kunnen hun eigen kleine wetenschappelijke ecosystemen genereren, " zei Jeffrey Plaut van NASA's Jet Propulsion Laboratory, een van de wetenschappers die naar de conferentie reisde. Hij is ook de co-hoofdonderzoeker, samen met Orosei, van het instrument achter de intrigerende radarsignalen, genaamd MARSIS, of de Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding. "Deze gemeenschappen kunnen zelfvoorzienend zijn, " hij ging verder, "omdat je een vraag van iemand afkaatst en misschien een jaar of twee later helpen ze je een antwoord te vinden."

Veel gepraat over de ondergrondse meren. Hoeveel warmte zou er nodig zijn om water onder al dat ijs vloeibaar te houden? Zou pekel het vriespunt van het water voldoende kunnen verlagen om het vloeibaar te houden?

Natuurlijk, het zou niet de eerste keer zijn dat een opwindende watergerelateerde hypothese een golf van onderzoeken op gang brengt. in 2015, NASA's Mars Reconnaissance Orbiter vond wat leek op strepen vochtig zand die van hellingen liepen, een fenomeen dat 'recurring slope lineae' wordt genoemd. Maar herhaalde observaties met behulp van de HiRISE-camera van het ruimtevaartuig, of High-Resolution Imaging Science Experiment, hebben sindsdien onthuld dat dit waarschijnlijker het resultaat is van zandstromen. Een eerder dit jaar uitgebrachte paper vond veel terugkerende hellingslijnen na een wereldwijde stofstorm op Mars in 2018. De bevinding suggereerde dat stof dat zich op hellingen nestelt zandstromen veroorzaakt, die, beurtelings, leg de donkere ondergrondmaterialen bloot die de lijnen hun kenmerkende kleur geven.

Net als bij de vochtig-zandhypothese, verschillende wetenschappers begonnen manieren te bedenken om de hypothese van de ondergrondse meren te testen. "Er was een gevoel dat we moesten proberen dit aan te pakken, " zei Isaac Smith van de York University in Toronto, die de conferentie in Ushuaia organiseerde en de meest recente studie leidde die aantoont dat klei de waarnemingen kan verklaren.

Te koud voor meren

Onder die wetenschappers was Plaut. Hij en Aditya Khuller, een promovendus aan de Arizona State University die stage liep bij JPL, geanalyseerd 44, 000 radarecho's vanaf de basis van de poolkap over 15 jaar aan MARSIS-gegevens. Ze lieten nog tientallen heldere reflecties zien, zoals die in de studie van 2018. Maar in hun recente paper gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven , ze vonden veel van deze signalen in gebieden dicht bij het oppervlak, waar het te koud moet zijn om water vloeibaar te laten blijven, zelfs wanneer gemengd met perchloraten, een soort zout dat veel op Mars wordt aangetroffen en dat de vriestemperatuur van water kan verlagen.

Twee afzonderlijke teams van wetenschappers analyseerden vervolgens de radarsignalen om te bepalen of iets anders die signalen zou kunnen produceren.

Carver Bierson van ASU voltooide een theoretische studie die verschillende mogelijke materialen suggereerde die de signalen zouden kunnen veroorzaken, inclusief klei, metaalhoudende mineralen, en zout ijs. Maar Isaac Smith van de York University, wetende dat een groep kleisoorten, smectieten genaamd, overal op Mars aanwezig was, ging verder in een aparte, derde artikel:hij heeft de eigenschappen van smectiet gemeten in een laboratorium.

Smectieten zien eruit als gewoon gesteente, maar zijn lang geleden gevormd door vloeibaar water. Smith stopte verschillende smectietmonsters in een cilinder die was ontworpen om te meten hoe radarsignalen ermee zouden interageren. Hij overgoot ze ook met vloeibare stikstof, ze bevriezen tot min 58 graden Fahrenheit (min 50 graden Celsius) - dicht bij wat ze zouden zijn op de zuidpool van Mars.

"Het lab was koud, Smith zei. "Het was toen winter in Canada, en het pompen van vloeibare stikstof in de kamer maakte het kouder. Ik was gebundeld in een hoed, jasje, handschoenen, sjaal, en een masker vanwege COVID-19. Het was behoorlijk ongemakkelijk."

Na het invriezen van de kleimonsters, Smith ontdekte dat hun reactie bijna perfect overeenkwam met de MARSIS-radarwaarnemingen. Vervolgens, hij en zijn team controleerden of er klei aanwezig was op Mars in de buurt van die radarwaarnemingen. Ze vertrouwden op gegevens van MRO, die een minerale mapper draagt ​​genaamd de Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer, of CRISM.

Bingo. Terwijl CRISM niet door ijs kan turen, Smith vond smectieten verspreid in de buurt van de ijskap van de zuidpool. Het team van Smith toonde aan dat bevroren smectiet de reflecties kan maken - er zijn geen ongebruikelijke hoeveelheden zout of hitte nodig - en dat ze aanwezig zijn op de zuidpool.

Er is geen manier om te bevestigen wat de heldere radarsignalen zijn zonder te landen op de zuidpool van Mars en door kilometers ijs te graven. Maar de recente kranten hebben plausibele verklaringen gegeven die logischer zijn dan vloeibaar water.

"In de planetaire wetenschap, we komen vaak dichter bij de waarheid, " zei Plaut. "Het originele papier bewees niet dat het water was, en deze nieuwe papieren bewijzen niet dat het niet zo is. Maar we proberen de mogelijkheden zoveel mogelijk te beperken om consensus te bereiken."