Mars heeft beroemd de grootste vulkanen die de wetenschap kent. De grootste is Olympus Mons, hierboven afgebeeld, die 22 km boven de omliggende vlaktes uittorent - meer dan twee en een half keer hoger dan de Mount Everest. Deze uitgedoofde vulkaan is zelfs op het smalste punt 640 km breed, groter is dan de afstand tussen Londen en Glasgow, of Los Angeles en San Francisco. En Olympus Mons is niet de enige in de wereldberoemde inzet - drie andere vulkanen op Mars zijn meer dan 10 km hoog.

Mars is een kleine wereld. Het is de helft van de diameter en minder dan 11% van de massa van de aarde, dus het bestaan ​​van dergelijke vulkanen was bijzonder verrassend toen ze werden onthuld door de eerste satellietbeelden die NASA in de jaren zeventig verzamelde. Sindsdien, wetenschappers wilden graag meer ontdekken over deze torenhoge bergen - waar ze van gemaakt zijn, toen ze voor het eerst uitbarsten, wanneer ze voor het laatst actief waren, en waarom ze zo veel groter werden dan wat dan ook op onze eigen planeet. Dus hoe gaat het met ons?

Ruimtevaartuigen hebben in de loop der jaren verbluffende afbeeldingen en gegevens over deze vulkanen teruggestuurd, een verbazingwekkende hoeveelheid kennis opleveren. We hebben veel geleerd van de inslagkraters gemaakt door asteroïden, bijvoorbeeld, aangezien oudere gebieden op de planeet meer kraters hebben dan jongere gebieden.

Van dit, wetenschappers hebben geconcludeerd dat de vulkanen op Mars ruim 3,5 miljard jaar geleden begonnen uit te barsten, ongeveer vergelijkbaar met hoe ver terug uitbarstingen op aarde gaan. De meest recente uitbarstingen van Mars zijn misschien enkele tientallen miljoenen jaren oud. Er zijn geen actieve vulkanen ontdekt; tenminste nog niet.

Rock opname

Wetenschappers bestuderen ook vulkanen op Mars door bepaalde meteorieten op aarde te onderzoeken. Asteroïde-inslagen op Mars zijn hier ook relevant voor, omdat er enorme hoeveelheden energie vrijkomen wanneer grote asteroïden het oppervlak raken. Dit is vaak voldoende om andere stukken steen naar boven te blazen, waarvan sommige de aarde bereiken als meteorieten.

We hebben nu meer dan 100 monsters van echt ruimtegesteente op Mars teruggevonden:de gassen die erin opgesloten zitten, komen overeen met de atmosfeer van Mars zoals vastgelegd door de Viking- en Curiosity-missies. De meteorieten kunnen worden onderzocht in laboratoria met ultramoderne machines die te groot en te zwaar zijn om op ruimtevaartuigen te passen. Mijn collega's en ik hebben zojuist het laatste dergelijke onderzoek gepubliceerd in Nature Communications. De eerste gedetailleerde analyse van de uitbarstingssnelheden van vulkanen op Mars met behulp van Marsmeteorieten, het betrof het Scottish Universities Environmental Research Centre, de Universiteit van Glasgow, Lawrence Livermore National Laboratory in Californië, en het Natural History Museum in Londen.

We onderzochten zes meteorieten die de afgelopen eeuw op verschillende plaatsen waren gevonden, inclusief de Egyptische woestijn (zie rechts), Indiana in het Amerikaanse middenwesten, en de kale ijsvelden van Antarctica. Ze waren ongeveer 11 miljoen jaar geleden samen de ruimte in geslingerd - dit is belangrijk omdat het betekent dat ze Mars moeten hebben verlaten na dezelfde asteroïde-inslagkrater op dezelfde vulkaan.

Om te bepalen wanneer de rotsen oorspronkelijk zijn uitgebarsten, we gebruikten een techniek die bekend staat als argon-argon geochronologie. Dit werkt door te meten, met behulp van een massaspectrometer, de hoeveelheid argon die is opgebouwd uit het natuurlijke verval van kalium. Het toonde aan dat de meteorieten 1,3 miljard tot 1,4 miljard jaar geleden gevormd zijn door ten minste vier uitbarstingen in de loop van 90 miljoen jaar. Dit is een zeer lange tijd voor een vulkaan om actief te zijn, en veel langer dan aardse vulkanen, die meestal maar een paar miljoen jaar actief zijn.

Maar dit is slechts krassen op het oppervlak van de vulkaan, aangezien de inslag van de asteroïde alleen uitgegraven rotsen zal hebben die enkele tientallen meters onder het oppervlak begraven liggen. Als we het hebben over een vulkaan die meer dan 10 km hoog kan zijn, dit vertegenwoordigt slechts een zeer klein deel van zijn geschiedenis. Het moet daarom zijn begonnen met uitbarsten voordat de 1,4 miljard jaar oude rotsen die we hebben bestudeerd, werden gevormd.

We konden ook berekenen dat deze vulkaan uitzonderlijk langzaam groeide - ongeveer 1, 000 keer langzamer dan vulkanen op aarde. Dit geeft opnieuw aan dat voor de vulkanen op Mars zo groot zijn geworden, Mars moet in het verre verleden veel vulkanischer zijn geweest. Het dient allemaal ter ondersteuning van de eerdere bevindingen die ik noemde over vulkanen op Mars die meer dan 3,5 miljard jaar oud zijn.

Bekenden en onbekenden

De andere reden voor de enorme omvang van de vulkanen op Mars is dat Mars geen actieve platentektoniek heeft. Hierdoor kon gesmolten gesteente gedurende zeer lange perioden door dezelfde delen van de aardkorst uitbarsten. Voor aardse vulkanen, daarentegen, platentektoniek verplaatst ze weg van hun magmabronnen en maakt een einde aan hun uitbarstingen.

Het laatste stukje van de puzzel voor onze Mars-meteorieten was waar ze vandaan kwamen. Door NASA-satellietfoto's te onderzoeken, hebben we een potentiële kandidaat gevonden:een krater die groot genoeg is om meteorieten de ruimte in te werpen, maar jong genoeg om in overeenstemming te zijn met de 11 miljoen jaar ejectieleeftijd, en op vulkanisch terrein. Nog naamloos, de krater ligt op 900 km van de top van de 12,6 km lange vulkaan Elysium Mons, meer dan 2, 000 km ten noorden van de huidige locatie van de NASA Curiosity-rover.

Ons onderzoekswerk heeft de significante verschillen in vulkanische activiteit tussen aarde en Mars onderstreept, maar er blijven tal van geheimen over deze wonderen van Mars. Wetenschappers debatteren nog steeds over de mechanismen in de mantel van de planeet die zulke vulkanen aandrijven en zo lang magma blijven leveren voor uitbarstingen op dezelfde plaatsen. Ook over de leeftijd van de meest recente uitbarstingen op Mars bestaat nog veel onzekerheid. En er valt nog veel te ontdekken over de verbanden tussen de vulkanen van de planeet en de atmosfeer.

Sommige van deze geheimen zullen ontrafeld worden door het bestuderen van Marsmeteorieten, satellietbeelden en nieuwe rovers. Om de grootste vulkanen in het zonnestelsel echt te begrijpen, echter, we zullen waarschijnlijk stukjes van onze naburige planeet moeten verzamelen via menselijke of robotmissies en ze terug naar de aarde moeten brengen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.