Er was eens, seizoenen in Gale Crater voelden waarschijnlijk zoiets als die in IJsland. Maar meer dan 3 miljard jaar geleden was er niemand om zich te bundelen.

De oude krater van Mars is het onderwerp van een onderzoek door wetenschappers van Rice University, waarbij gegevens van de Curiosity-rover worden vergeleken met plaatsen op aarde waar vergelijkbare geologische formaties verwering hebben ondergaan in verschillende klimaten.

IJslands basaltachtig terrein en koel weer, met temperaturen die doorgaans lager zijn dan 38 graden Fahrenheit, bleek het dichtst bij het oude Mars te staan. De studie stelde vast dat temperatuur de grootste invloed had op hoe rotsen gevormd uit sediment afgezet door oude Marsstromen, werden verweerd door het klimaat.

De studie door postdoctoraal alumnus Michael Thorpe en Mars-geoloog Kirsten Siebach van Rice en geowetenschapper Joel Hurowitz van State University of New York in Stony Brook was bedoeld om vragen te beantwoorden over de krachten die zand en modder in de oude meerbodem beïnvloedden.

Gegevens verzameld door Curiosity tijdens zijn reizen sinds de landing op Mars in 2012 geven details over de chemische en fysieke toestand van modderstenen gevormd in een oud meer, maar de chemie onthult niet direct de klimaatomstandigheden toen het sediment stroomopwaarts erodeerde. Daarom, de onderzoekers moesten op zoek naar vergelijkbare rotsen en bodems op aarde om een ​​verband tussen de planeten te vinden.

De studie gepubliceerd in JGR-planeten neemt gegevens van bekende en wisselende omstandigheden in IJsland, Idaho en de rest van de wereld om te zien welke de beste match was voor wat de rover ziet en voelt in de krater die Mount Sharp omvat.

De krater bevatte ooit een meer, maar het klimaat waardoor het water kon worden gevuld, is het onderwerp van een lang debat. Sommigen beweren dat het vroege Mars warm en nat was, en dat rivieren en meren algemeen aanwezig waren. Anderen denken dat het koud en droog was en dat gletsjers en sneeuw vaker voorkwamen.

"Sedimentgesteenten in Gale Crater beschrijven in plaats daarvan een klimaat dat waarschijnlijk tussen deze twee scenario's valt, " zei Thorpe, nu een Mars-monsterretourwetenschapper bij NASA Johnson Space Center-contractant Jacobs Space Exploration Group. "Het oude klimaat was waarschijnlijk ijskoud, maar lijkt ook gedurende langere tijd vloeibaar water in meren te hebben ondersteund."

De onderzoekers waren verrast dat er na meer dan 3 miljard jaar zo weinig verwering van rotsen op Mars was, zodanig dat de oude Mars-rotsen vergelijkbaar waren met IJslandse sedimenten in een rivier en meer van vandaag.

"Op aarde, het sedimentair gesteente doet fantastisch werk door in de loop van de tijd te rijpen met behulp van chemische verwering, " merkte Thorpe op. "Echter, op Mars zien we zeer jonge mineralen in de modderstenen die ouder zijn dan alle sedimentaire gesteenten op aarde, suggereert verwering was beperkt."

De onderzoekers bestudeerden rechtstreeks sedimenten uit Idaho en IJsland, en verzamelde studies van vergelijkbare basaltische sedimenten uit verschillende klimaten over de hele wereld, van Antarctica tot Hawaï, om de klimatologische omstandigheden die ze op Mars mogelijk achtten te onderstrepen toen er water in de Gale Crater stroomde.

"De aarde bood ons een uitstekend laboratorium in deze studie, waar we een reeks locaties zouden kunnen gebruiken om de effecten van verschillende klimaatvariabelen op verwering te zien, en de gemiddelde jaartemperatuur had het sterkste effect voor de soorten gesteenten in Gale Crater, " zei Siebach, een lid van het Curiosity-team dat een Perseverance-operator zal zijn nadat de nieuwe lander in februari is geland. "Het bereik van klimaten op aarde stelde ons in staat om onze thermometer te kalibreren voor het meten van de temperatuur op het oude Mars."

De samenstelling van zand en modder in IJsland kwam het dichtst in de buurt van Mars op basis van analyse via de standaard chemische index van wijziging (CIA), een geologisch basisinstrument dat wordt gebruikt om het klimaat in het verleden af ​​te leiden uit chemische en fysische verwering van een monster.

"Als water door rotsen stroomt om ze te eroderen en te doorstaan, het lost de meest oplosbare chemische componenten op van de mineralen die de rotsen vormen, ' zei Siebach. 'Op Mars, we zagen dat slechts een klein deel van de elementen die het snelst oplossen uit de modder verloren was gegaan ten opzichte van vulkanisch gesteente, hoewel de modder de kleinste korrelgrootte heeft en meestal het meest verweerd is.

"Dit beperkt echt de gemiddelde jaartemperatuur op Mars toen het meer aanwezig was, want als het warmer was, dan zouden meer van die elementen zijn weggespoeld, " ze zei.

De resultaten gaven ook aan dat het klimaat in de loop van de tijd verschoof van Antarctische omstandigheden om meer IJslands te worden, terwijl fluviatiele processen sedimenten in de krater bleven afzetten. Deze verschuiving toont aan dat de techniek kan worden gebruikt om klimaatveranderingen op het oude Mars te volgen.

Hoewel het onderzoek zich richtte op de laagste, oudste deel van de sedimenten van het meer die Curiosity heeft verkend, andere studies hebben ook aangetoond dat het klimaat op Mars waarschijnlijk fluctueerde en in de loop van de tijd droger werd. "Deze studie stelt een manier vast om die trend meer kwantitatief te interpreteren, in vergelijking met klimaten en omgevingen die we vandaag op aarde goed kennen, Siebach zei. "Vergelijkbare technieken zouden door Perseverance kunnen worden gebruikt om het oude klimaat rond de landingsplaats bij Jezero Crater te begrijpen."

parallel, klimaatverandering, vooral in IJsland, kan de plaatsen op aarde verschuiven die het meest geschikt zijn om het verleden op beide planeten te begrijpen, ze zei.

Siebach is een assistent-professor Earth, milieu- en planetaire wetenschappen bij Rice. Hurowitz is universitair hoofddocent geowetenschappen aan Stony Brook.