Asval van oude vulkanische explosies is de waarschijnlijke bron van een vreemde minerale afzetting in de buurt van de landingsplaats voor NASA's volgende Marsrover, een nieuwe studie vindt. Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Geologie , zou wetenschappers kunnen helpen bij het samenstellen van een tijdlijn van vulkanische activiteit en omgevingsomstandigheden op het vroege Mars.

"Dit is een van de meest tastbare bewijzen tot nu toe voor het idee dat explosief vulkanisme vaker voorkwam op het vroege Mars, " zei Christoffel Kremer, een afgestudeerde student aan de Brown University die het werk leidde. "Begrijpen hoe belangrijk explosief vulkanisme op het vroege Mars was, is uiteindelijk belangrijk om het waterbudget in het magma van Mars te begrijpen, grondwater overvloed en de dikte van de atmosfeer."

Vulkanische explosies vinden plaats wanneer gassen zoals waterdamp worden opgelost in ondergronds magma. Als de druk van dat opgeloste gas meer is dan de rots erboven kan bevatten, het ontploft, een vurige wolk van as en lava de lucht in sturen. Wetenschappers denken dat dit soort uitbarstingen al heel vroeg in de geschiedenis van Mars hadden moeten plaatsvinden. toen er meer water beschikbaar was om met magma te worden vermengd. Toen de planeet uitdroogde, de vulkanische explosies zouden zijn afgenomen en plaats hebben gemaakt voor meer uitbundig vulkanisme - een zachter sijpelen van lava op het oppervlak. Er is voldoende bewijs van een uitbundige fase op het oppervlak van Mars, maar het bewijs van de vroege explosieve fase was niet gemakkelijk te vinden met orbitale instrumenten, zegt Kremer.

Deze nieuwe studie keek naar een afzetting in een regio genaamd Nili Fossae die al lang interessant is voor wetenschappers. De afzetting is rijk aan het mineraal olivijn, wat gebruikelijk is in planetaire interieurs. Dat suggereert dat de afzetting afkomstig is uit de diepe ondergrond, maar het is niet duidelijk geweest hoe het materiaal aan de oppervlakte kwam. Sommige onderzoekers hebben gesuggereerd dat het nog een ander voorbeeld is van een uitbundige lavastroom. Anderen hebben gesuggereerd dat het materiaal werd opgebaggerd door een grote asteroïde-inslag - de inslag die het gigantische Isidis-bekken vormde waarin de afzetting zich bevindt.

Voor deze studie is Kremer en collega's van Brown gebruikten afbeeldingen met hoge resolutie van NASA's Mars Reconnaissance Orbiter om de geologie van de afzetting in detail te bekijken. De co-auteurs van Kremer op het werk zijn mede-afgestudeerde Brown-student Mike Bramble, en Jack Mosterd, een professor in Brown's Department of Earth, Milieu- en Planetaire Wetenschappen en adviseur van Kremer.

"Dit werk week methodologisch af van wat andere mensen hebben gedaan door te kijken naar de fysieke vorm van de terreinen die zijn samengesteld uit dit fundament, "zei Kremer. "Wat is de geometrie, de dikte en oriëntatie van de lagen waaruit het bestaat. We ontdekten dat de verklaring voor explosief vulkanisme en asval alle juiste vakjes aanvinkt, terwijl alle alternatieve ideeën over wat deze afzetting zou kunnen zijn in verschillende belangrijke opzichten niet in overeenstemming zijn met wat we vanuit een baan om de aarde waarnemen."

Het werk toonde aan dat de afzetting zich gelijkmatig over het oppervlak uitstrekt in lange ononderbroken lagen die gelijkmatig over heuvels vallen, valleien, kraters en andere kenmerken. Die gelijkmatige verdeling, Kremer zegt, is veel consistenter met asval dan met lavastroom. Men zou verwachten dat een lavastroom zich in laaggelegen gebieden verzamelt en dunne of niet-bestaande sporen achterlaat in de hooglanden.

En de stratigrafische relaties in het gebied sluiten een oorsprong uit die verband houdt met de Isidis-impact, zeggen de onderzoekers. Ze toonden aan dat de aanbetaling bovenop functies zit waarvan bekend is dat ze na het Isidis-evenement zijn gekomen, wat suggereert dat de aanbetaling zelf ook kwam.

De verklaring van de asval helpt ook om de ongebruikelijke minerale kenmerken van de afzetting te verklaren, zeggen de onderzoekers. Het olivijn vertoont tekenen van wijdverbreide verandering door contact met water - veel meer verandering dan andere olivijnafzettingen op Mars. Dat is logisch als dit ashfall was, die poreus is en daarom onderhevig aan verandering door kleine hoeveelheden water, zeggen de onderzoekers.

Alles verteld, zeggen de onderzoekers, deze orbitale gegevens neigen sterk naar een ashfall-oorsprong. Maar het team hoeft niet lang alleen op orbitale gegevens te vertrouwen. NASA's Mars2020-rover staat gepland om te landen in Jezero Crater, die zich in de olivijnafzetting bevindt. En er zijn blootstellingen van de afzetting in de krater. De olivijnrijke eenheid zal vrijwel zeker een van de verkenningsdoelen van de rover zijn, en het zou het laatste woord kunnen hebben over wat deze aanbetaling is.

"Wat spannend is, is dat we heel snel zullen zien of ik gelijk heb of niet, "Zei Kremer. "Dus dat is een beetje zenuwslopend, maar als het geen ashfall is, het zal waarschijnlijk iets veel vreemds zijn. Dat is net zo leuk, zo niet leuker."

Als het toch asval blijkt te zijn, Kremer zegt, het valideert de methodologie die in dit onderzoek is gebruikt als een manier om te kijken naar potentiële asafzettingen elders op Mars.

Maar wat de rover ook vindt, het zal belangrijk zijn om de evolutie van de Rode Planeet te begrijpen.

"Een van Mars 2020's top 10 ontdekkingen gaat uitzoeken wat deze olivijn dragende eenheid is, " zei Mosterd, adviseur van Kremer. "Dat is iets waar mensen nog lang over zullen schrijven en praten."