Als je 3,5 miljard jaar terug in de tijd zou kunnen reizen, hoe zou Mars eruit zien? Het beeld evolueert onder wetenschappers die werken met NASA's Curiosity-rover.

Stel je voor dat er vijvers op de bodem van de Gale Crater liggen, het 100 mijl brede (150 kilometer brede) oude bassin dat Curiosity aan het verkennen is. Beken zouden langs de wanden van de krater kunnen vloeien, rennend naar zijn basis. Bekijk de geschiedenis snel vooruit, en je zou deze waterwegen zien overstromen en dan opdrogen, een cyclus die zich in de loop van miljoenen jaren waarschijnlijk vele malen heeft herhaald.

Dat is het landschap beschreven door Curiosity-wetenschappers in a Natuur Geowetenschappen krant die vandaag is gepubliceerd. De auteurs interpreteren rotsen verrijkt met minerale zouten ontdekt door de rover als bewijs van ondiepe zilte vijvers die perioden van overstroming en uitdroging doormaakten. De afzettingen dienen als een watermerk gecreëerd door klimaatschommelingen toen de omgeving van Mars overging van een nattere naar de ijskoude woestijn die het vandaag is.

Wetenschappers willen graag weten hoe lang deze overgang heeft geduurd en wanneer deze precies heeft plaatsgevonden. Deze laatste aanwijzing kan een teken zijn van toekomstige ontdekkingen als Curiosity op weg is naar een regio die de 'sulfaathoudende eenheid' wordt genoemd. " die zich naar verwachting zal hebben gevormd in een nog drogere omgeving. Het vertegenwoordigt een groot verschil met lager op de berg, waar Curiosity bewijs ontdekte van hardnekkige zoetwatermeren.

Gale Crater is het oude overblijfsel van een enorme impact. Sediment gedragen door water en wind vulde uiteindelijk de kraterbodem, laag voor laag. Nadat het sediment is uitgehard, wind sneed de gelaagde rots in de torenhoge Mount Sharp, die Curiosity vandaag beklimt. Nu blootgesteld op de hellingen van de berg, elke laag onthult een ander tijdperk van de geschiedenis van Mars en bevat aanwijzingen over de toenmalige omgeving.

"We gingen naar Gale Crater omdat het dit unieke record van een veranderende Mars bewaart, "Zei hoofdauteur William Rapin van Caltech. "Begrijpen wanneer en hoe het klimaat van de planeet begon te evolueren, is een stukje van een andere puzzel:wanneer en hoe lang was Mars in staat microbieel leven aan de oppervlakte te ondersteunen?"

Hij en zijn co-auteurs beschrijven zouten gevonden in een 150 meter hoge sectie van sedimentair gesteente genaamd "Sutton Island, " die Curiosity in 2017 bezocht. Gebaseerd op een reeks modderscheuren op een locatie met de naam "Old Soaker, " het team wist al dat het gebied af en toe drogere perioden had. Maar de zouten van Sutton Island suggereren dat het water zich ook in pekel concentreerde.

Typisch, als een meer helemaal opdroogt, het laat stapels pure zoutkristallen achter. Maar de zouten van Sutton Island zijn anders:ten eerste, het zijn minerale zouten, geen tafelzout. Ze zijn ook vermengd met sediment, wat suggereert dat ze kristalliseerden in een natte omgeving - mogelijk net onder verdampende ondiepe vijvers gevuld met zout water.

Aangezien de aarde en Mars in hun begintijd vergelijkbaar waren, Rapin speculeerde dat Sutton Island op zoute meren op Altiplano in Zuid-Amerika zou kunnen lijken. Beken en rivieren stromen van bergketens in deze dorre, hooggelegen plateaus leiden naar gesloten bassins die lijken op de oude Gale Crater van Mars. De meren op de Altiplano worden op dezelfde manier sterk beïnvloed door het klimaat als Gale.

"Tijdens drogere periodes, de Altiplano-meren worden ondieper, en sommige kunnen volledig uitdrogen, "Zei Rapin. "Door het feit dat ze geen vegetatie hebben, lijken ze zelfs een beetje op Mars."

Tekenen van een drogende Mars

De met zout verrijkte rotsen van Sutton Island zijn slechts een van de vele aanwijzingen die het rover-team gebruikt om samen te vatten hoe het klimaat op Mars veranderde. Kijkend over het geheel van Curiosity's reis, die begon in 2012, het wetenschappelijke team ziet een cyclus van nat tot droog over lange tijdschalen op Mars.

"Terwijl we Mount Sharp beklimmen, we zien een algemene trend van een nat landschap naar een droger landschap, " zei Curiosity Project Scientist Ashwin Vasavada van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. JPL leidt de Mars Science Laboratory-missie waar Curiosity deel van uitmaakt. "Maar die trend deed zich niet noodzakelijk lineair voor. Meer waarschijnlijk, het was rommelig, inclusief drogere periodes, zoals wat we zien op Sutton Island, gevolgd door nattere periodes, zoals wat we zien in de 'kleidragende eenheid' die Curiosity vandaag aan het verkennen is."

Tot nu toe, de rover is veel platte sedimentlagen tegengekomen die voorzichtig op de bodem van een meer waren afgezet. Teamlid Chris Fedo, die gespecialiseerd is in de studie van sedimentaire lagen aan de Universiteit van Tennessee, merkte op dat Curiosity momenteel over grote rotsstructuren loopt die alleen in een omgeving met hogere energie kunnen zijn gevormd, zoals een winderig gebied of stromende stromen.

Wind of stromend water stapelt sediment op in lagen die geleidelijk hellen. Als ze uitharden tot steen, ze worden grote structuren vergelijkbaar met "Teal Ridge, ’ waar Curiosity afgelopen zomer onderzoek naar heeft gedaan.

"Het vinden van hellende lagen betekent een grote verandering, waar het landschap niet meer helemaal onder water staat, "zei Fedo. "Misschien hebben we het tijdperk van diepe meren achter ons gelaten."

Curiosity heeft al meer hellende lagen gezien in de verre sulfaathoudende eenheid. Het wetenschappelijke team is van plan er de komende jaren heen te rijden en de vele rotsstructuren te onderzoeken. Als ze zich vormden in drogere omstandigheden die lange tijd aanhielden, dat zou kunnen betekenen dat de kleidragende eenheid een tussenstadium vertegenwoordigt - een poort naar een ander tijdperk in de waterige geschiedenis van Gale Crater.

"We kunnen nog niet zeggen of we wind- of rivierafzettingen zien in de kleihoudende eenheid, maar we kunnen gerust zeggen dat het zeker niet hetzelfde is als wat eraan voorafging of wat in het verschiet ligt, ' zei Fedo.