Ambitieuze klimmers, vergeet de Mount Everest. Droom over Mars.

De Rode Planeet heeft enkele van de hoogste bergen in het zonnestelsel. Ze omvatten Olympus Mons, een vulkaan bijna drie keer zo hoog als de Everest. Het grenst aan een regio die het Tharsis-plateau wordt genoemd, waar drie even ontzagwekkende vulkanen het landschap domineren.

Maar welke geologische processen hebben deze kenmerken op het oppervlak van Mars gecreëerd? Wetenschappers hebben zich lang afgevraagd - en misschien weten ze binnenkort meer.

NASA en DLR (German Aerospace Center) zijn van plan om voor het eerst de temperatuur van de planeet te meten, meten hoe warmte uit de planeet stroomt en deze inspirerende geologie aandrijft. Het detecteren van deze ontsnappende hitte zal een cruciaal onderdeel zijn van een missie genaamd InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesie en warmtetransport), beheerd door NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië.

InSight wordt de eerste missie om het diepe binnenste van Mars te bestuderen. met behulp van zijn Heat Flow and Physical Properties Package (HP3) -instrument om warmte te meten terwijl deze van het binnenste naar het oppervlak van de planeet wordt geleid. Deze energie werd gedeeltelijk opgevangen toen Mars meer dan 4 miljard jaar geleden werd gevormd, het bewaren van een verslag van zijn creatie. Die energie is ook te danken aan het verval van radioactieve elementen in het rotsachtige binnenland.

De manier waarop warmte door de mantel en korst van een planeet beweegt, bepaalt welke oppervlaktekenmerken het zal hebben, zei Sue Smrekar van JPL, de plaatsvervangend hoofdonderzoeker van de missie en de plaatsvervangend leider van HP3.

"Het grootste deel van de geologie van de planeet is het resultaat van hitte, "Zei Smrekar. "Vulkaanuitbarstingen in het verre verleden werden aangedreven door de stroom van deze hitte, het opduwen en bouwen van de torenhoge bergen waar Mars bekend om staat."

Een mol voor Mars

Terwijl wetenschappers de interne structuur van Mars hebben gemodelleerd, InSight biedt de eerste mogelijkheid om de grondwaarheid te vinden - door letterlijk onder de grond te kijken.

HP3, gebouwd en geëxploiteerd door DLR, zal op het oppervlak van Mars worden geplaatst nadat InSight op 26 november is geland, 2018. Een sonde die een mol wordt genoemd, zal de grond beuken, zichzelf begraven en er een ketting achteraan slepen. Temperatuursensoren ingebed in deze ketting zullen de natuurlijke interne warmte van Mars meten.

Dat is geen gemakkelijke taak. De mol moet diep genoeg graven om aan de grote temperatuurschommelingen van het Marsoppervlak te ontsnappen. Zelfs de eigen "lichaamswarmte" van het ruimtevaartuig kan de supergevoelige metingen van HP3 beïnvloeden.

"Als de mol hoger vast komt te zitten dan verwacht, we kunnen nog steeds de temperatuurvariatie meten, " zei Tilman Spohn van DLR, onderzoeksleider van HP3. "Onze gegevens zullen meer ruis hebben, maar we kunnen dagelijkse en seizoensgebonden weersvariaties aftrekken door het te vergelijken met metingen van de grondtemperatuur."

Naast het graven, de mol zal warmtepulsen afgeven. Wetenschappers gaan bestuderen hoe snel de mol de omringende rots opwarmt, waardoor ze erachter kunnen komen hoe goed de warmte wordt geleid door de rotskorrels op de landingsplaats. Dicht opeengepakte korrels geleiden warmte beter - een belangrijk onderdeel van de vergelijking voor het bepalen van de interne energie van Mars.

Een nieuwe planeet koken

Voor een voorbeeld van een planetaire warmtestroom, stel je een pot water voor op een fornuis.

Als water verwarmt, het breidt zich uit, wordt minder dicht, en stijgt. de koeler, dichter water zakt naar de bodem, waar het opwarmt. Deze cyclus van koel naar heet wordt convectie genoemd. Hetzelfde gebeurt binnen een planeet, gesteente gedurende miljoenen jaren.

Net zoals uitzettende bubbels van een potdeksel kunnen duwen, vulkanen zijn deksels die van de top van een wereld worden geblazen. Ze vormen daarbij het oppervlak van een planeet. Het grootste deel van de atmosfeer op rotsachtige planeten vormt zich wanneer vulkanen gas uit de diepte verdrijven. Er wordt aangenomen dat enkele van de grootste droge rivierbeddingen van Mars zijn gevormd toen de Tharsis-vulkanen gas in de atmosfeer spuwden. Dat gas bevatte waterdamp, die tot vloeistof afkoelde en mogelijk de kanalen rond Tharsis heeft gevormd.

Hoe kleiner de planeet, hoe sneller het zijn oorspronkelijke warmte verliest. Aangezien Mars slechts een derde van de grootte van de aarde is, het grootste deel van zijn warmte ging vroeg in zijn geschiedenis verloren. De meeste geologische activiteit op Mars, inclusief vulkanisme, vond plaats in de eerste miljard jaar van de planeet.

"We willen weten wat het vroege vulkanisme en de klimaatverandering op Mars heeft veroorzaakt, ' zei Spohn. 'Met hoeveel hitte begon Mars? Hoeveel was er nog over om het vulkanisme aan te drijven?"

NASA's orbiters hebben wetenschappers een "macro"-beeld van de planeet gegeven, waardoor ze de geologie van Mars van bovenaf kunnen bestuderen. HP3 biedt een eerste blik op de binnenkant van Mars.

"Planeten zijn een soort motor, aangedreven door warmte die hun interne delen rond beweegt, " zei Smrekar. "Met HP3, we zullen voor het eerst de motorkap op de motor van Mars optillen."

Wat wetenschappers tijdens de InSight-missie leren, is niet alleen van toepassing op Mars. Het zal hen leren hoe alle rotsachtige planeten zijn gevormd - inclusief de aarde, zijn maan en zelfs planeten in andere zonnestelsels.