Vandaag, het grootste deel van het water op Mars is opgesloten in bevroren ijskappen. Maar miljarden jaren geleden stroomde het vrij over het oppervlak, stromende rivieren vormend die uitmondden in kraters, meren en zeeën vormen. Nieuw onderzoek onder leiding van de Universiteit van Texas in Austin heeft bewijs gevonden dat de meren soms zoveel water zouden opnemen dat ze overstroomden en uit de zijkanten van hun bassins barsten, catastrofale overstromingen creëren die zeer snel canyons hebben uitgehouwen, misschien over een paar weken.

De bevindingen suggereren dat catastrofale geologische processen een belangrijke rol kunnen hebben gespeeld bij het vormgeven van het landschap van Mars en andere werelden zonder platentektoniek, zei hoofdauteur Tim Goudge, een postdoctoraal onderzoeker aan de UT Jackson School of Geosciences die in 2019 als universitair docent aan de school begint.

"Deze doorgebroken meren komen vrij vaak voor en sommige zijn vrij groot, sommige zo groot als de Kaspische Zee, "zei Goudge. "Dus we denken dat deze stijl van catastrofale overstroming en snelle incisie van uitlaatcanyons waarschijnlijk heel belangrijk was op het vroege oppervlak van Mars."

Het onderzoek werd op 16 november gepubliceerd in het tijdschrift Geologie . Co-auteurs zijn onder meer NASA-wetenschapper Caleb Fassett en Jackson School Professor en Associate Dean of Research David Mohrig.

Van het bestuderen van rotsformaties van satellietbeelden, wetenschappers weten dat honderden kraters over het oppervlak van Mars ooit gevuld waren met water. Meer dan 200 van deze "paleolakes" hebben afvoercanyons van tientallen tot honderden kilometers lang en enkele kilometers breed, uitgehouwen door water dat uit de oude meren stroomt.

Echter, tot deze studie, het was niet bekend of de canyons in de loop van miljoenen jaren geleidelijk zijn uitgesleten of snel zijn uitgesleten door enkele overstromingen.

Met behulp van hoge resolutie foto's gemaakt door NASA's Mars Reconnaissance Orbiter-satelliet, de onderzoekers onderzochten de topografie van de uitlaten en de kraterranden en vonden een correlatie tussen de grootte van de uitlaat en de hoeveelheid water die naar verwachting vrijkomt tijdens een grote overstroming. Als de uitlaat in plaats daarvan in de loop van de tijd geleidelijk was weggewerkt, de relatie tussen watervolume en uitlaatgrootte zou waarschijnlijk niet gelden, zei Goudge.

In totaal, de onderzoekers onderzochten 24 paleolakes en hun uitlaatcanyons over de rode planeet. Een van de paleolakes die in het onderzoek werden onderzocht, Jezero-krater, is een potentiële landingsplaats voor NASA's Mars 2020-rovermissie om te zoeken naar tekenen van vorig leven. Goudge en Fassett stelden de krater voor als landingsplaats op basis van eerdere studies die aantoonden dat het in het verleden van Mars gedurende lange perioden water vasthield.

Terwijl enorme overstromingen die uit de kraters van Mars stromen, klinkt als een scène in een sciencefictionroman, een soortgelijk proces vindt plaats op aarde wanneer meren die zijn afgedamd door gletsjers door hun ijzige barrières breken. De onderzoekers ontdekten dat de overeenkomst meer dan oppervlakkig is. Zolang er rekening wordt gehouden met de zwaartekracht, overstromingen creëren verkooppunten met vergelijkbare vormen, zowel op aarde als op Mars.

"Dit vertelt ons dat dingen die verschillen tussen de planeten niet zo belangrijk zijn als de basisfysica van het overloopproces en de grootte van het bassin, "Zei Goudge. "Je kunt meer over dit proces te weten komen door verschillende planeten te vergelijken in plaats van alleen maar na te denken over wat er op aarde gebeurt of wat er op Mars gebeurt."

Hoewel grote overstromingen op Mars en de aarde door dezelfde mechanica worden beheerst, ze passen in verschillende geologische paradigma's. Op aarde, de langzame en constante beweging van tektonische platen verandert het oppervlak van de planeet in de loop van miljoenen jaren dramatisch. In tegenstelling tot, het ontbreken van platentektoniek op Mars betekent dat catastrofale gebeurtenissen - zoals overstromingen en asteroïde-inslagen - snel veranderingen veroorzaken die kunnen neerkomen op bijna permanente veranderingen in het landschap.

"Het landschap op aarde houdt grote meren niet lang in stand, " zei Fassett. "Maar op Mars... zijn deze canyons er al 3,7 miljard jaar, heel lang, en het geeft ons inzicht in hoe het oppervlaktewater in de diepe tijd op Mars was."