Mars liep ooit rood met rivieren. De veelbetekenende sporen van rivieren, beken en meren uit het verleden zijn vandaag de dag over de hele planeet zichtbaar. Maar ongeveer drie miljard jaar geleden zijn ze allemaal opgedroogd - en niemand weet waarom.

"Mensen hebben verschillende ideeën naar voren gebracht, maar we weten niet zeker waarom het klimaat zo drastisch is veranderd", zegt geofysisch wetenschapper Edwin Kite van de University of Chicago. "We zouden het heel graag willen begrijpen, vooral omdat het de enige planeet is waarvan we zeker weten dat deze is veranderd van bewoonbaar naar onbewoonbaar."

Kite is de eerste auteur van een nieuwe studie die de sporen van Martiaanse rivieren onderzoekt om te zien wat ze kunnen onthullen over de geschiedenis van het water en de atmosfeer van de planeet.

Eerder hadden veel wetenschappers aangenomen dat het verlies van koolstofdioxide uit de atmosfeer, dat hielp om Mars warm te houden, de problemen veroorzaakte. Maar de nieuwe bevindingen, gepubliceerd op 25 mei in Science Advances , suggereren dat de verandering werd veroorzaakt door het verlies van een ander belangrijk ingrediënt dat de planeet warm genoeg hield voor stromend water.

Maar we weten nog steeds niet wat het is.

Water, overal water en geen druppel om te drinken

In 1972 waren wetenschappers verbaasd om foto's te zien van NASA's Mariner 9-missie terwijl deze vanuit een baan om Mars cirkelde. De foto's onthulden een landschap vol rivierbeddingen - het bewijs dat de planeet ooit veel vloeibaar water had, ook al is het tegenwoordig zo droog als een bot.

Aangezien Mars geen tektonische platen heeft om de rots in de loop van de tijd te verschuiven en te begraven, liggen er nog steeds oude riviersporen aan de oppervlakte als snel achtergelaten bewijsmateriaal.

Hierdoor konden Kite en zijn medewerkers, waaronder de afgestudeerde student Bowen Fan van de University of Chicago, evenals wetenschappers van het Smithsonian Institution, Planetary Science Institute, California Institute of Technology Jet Propulsion Laboratory en Aeolis Research, kaarten analyseren op basis van duizenden foto's genomen van baan door satellieten. Op basis van welke sporen elkaar overlappen en hoe verweerd ze zijn, heeft het team een ​​tijdlijn samengesteld van hoe rivieractiviteit in de loop van miljarden jaren is veranderd in hoogte en breedtegraad.

Daarna konden ze dat combineren met simulaties van verschillende klimaatomstandigheden en kijken welke het beste bij elkaar passen.

Planetaire klimaten zijn enorm complex, met vele, vele variabelen om rekening mee te houden - vooral als je je planeet in de "Goudlokje"-zone wilt houden, waar het precies warm genoeg is om water vloeibaar te maken, maar niet zo heet dat het kookt. Warmte kan afkomstig zijn van de zon van een planeet, maar deze moet dichtbij genoeg zijn om straling te ontvangen, maar niet zo dichtbij dat de straling de atmosfeer weghaalt. Broeikasgassen, zoals koolstofdioxide en methaan, kunnen warmte vasthouden nabij het oppervlak van een planeet. Water zelf speelt ook een rol; het kan bestaan ​​als wolken in de atmosfeer of als sneeuw en ijs op het oppervlak. Sneeuwkappen hebben de neiging om te fungeren als een spiegel om zonlicht terug de ruimte in te reflecteren, maar wolken kunnen licht vasthouden of wegkaatsen, afhankelijk van hun hoogte en samenstelling.

Kite en zijn medewerkers hebben veel verschillende combinaties van deze factoren in hun simulaties gebruikt, op zoek naar omstandigheden die ervoor kunnen zorgen dat de planeet warm genoeg is om tenminste wat vloeibaar water meer dan miljard jaar in rivieren te laten bestaan, maar het dan abrupt te verliezen.

Maar toen ze verschillende simulaties vergeleken, zagen ze iets verrassends. Het veranderen van de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer veranderde de uitkomst niet. Dat wil zeggen, de drijvende kracht achter de verandering leek niet koolstofdioxide te zijn.

"Kooldioxide is een sterk broeikasgas, dus het was echt de belangrijkste kandidaat om het uitdrogen van Mars te verklaren", zegt Kite, een expert op het gebied van de klimaten van andere werelden. "Maar deze resultaten suggereren dat het niet zo eenvoudig is."

Er zijn verschillende alternatieve opties. Het nieuwe bewijs past mooi bij een scenario, gesuggereerd in een studie uit 2021 van Kite, waarbij een laag dunne, ijzige wolken hoog in de atmosfeer van Mars werkt als doorschijnend broeikasglas en warmte vasthoudt. Other scientists have suggested that if hydrogen was released from the planet's interior, it could have interacted with carbon dioxide in the atmosphere to absorb infrared light and warm the planet.

"We don't know what this factor is, but we need a lot of it to have existed to explain the results," Kite said.

There are a number of ways to try to narrow down the possible factors; the team suggests several possible tests for NASA's Perseverance rover to perform that could reveal clues.

Kite and colleague Sasha Warren are also part of the science team that will be directing NASA's Curiosity Mars rover to search for clues about why Mars dried out. They hope that these efforts, as well as measurements from Perseverance, can provide additional clues to the puzzle.

On Earth, many forces have combined to keep the conditions remarkably stable for millions of years. But other planets may not be so lucky. One of the many questions scientists have about other planets is exactly how lucky we are—that is, how often this confluence exists occurs in the universe. They hope that studying what happened to other planets, such as Mars, can yield clues about planetary climates and how many other planets out there might be habitable.

"It's really striking that we have this puzzle right next door, and yet we're still not sure how to explain it," said Kite. + Verder verkennen

Icy clouds could have kept early Mars warm enough for rivers and lakes, study finds