Mars was ooit een natte wereld. Het geologische archief van de Rode Planeet toont bewijs dat er water over het oppervlak stroomt – van rivierdelta's tot valleien die zijn uitgesleten door enorme plotselinge overstromingen.

Maar een nieuwe studie toont aan dat, ongeacht hoeveel regen er op het oppervlak van het oude Mars viel, er maar heel weinig ervan in een watervoerende laag in de zuidelijke hooglanden van de planeet sijpelde. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Icarus . De co-auteurs van het artikel zijn Mohammad Afzal Shadab, een promovendus aan de Jackson School, en docenten Sean Gulick, Timothy Goudge en Marc Hesse.

Een afgestudeerde student aan de Universiteit van Texas in Austin deed deze ontdekking door de dynamiek van de grondwateraanvulling voor de watervoerende laag te modelleren met behulp van een reeks methoden, van computermodellen tot eenvoudige berekeningen.

Ongeacht de mate van complexiteit kwamen de resultaten op hetzelfde antwoord neer:gemiddeld een minuscule grondwateraanvulling van 0,03 millimeter per jaar. Dat betekent dat waar in het model ook regen viel, er gemiddeld slechts 0,03 millimeter per jaar in de watervoerende laag terecht kon komen en nog steeds de landvormen kon produceren die vandaag de dag nog op de planeet aanwezig zijn.

Ter vergelijking:de jaarlijkse aanvulling van het grondwater voor de aquifers van het Trinity- en Edwards-Trinity-plateau die San Antonio van water voorzien, varieert over het algemeen van 2,5 tot 50 millimeter per jaar, of ongeveer 80 tot 1.600 maal de door de onderzoekers berekende aquifer-aanvulling op Mars.

Er zijn verschillende mogelijke redenen voor zulke lage grondwaterstromingen, zegt hoofdauteur Eric Hiatt, een doctoraalstudent aan de Jackson School of Geosciences. Als het regende, spoelde het water mogelijk grotendeels als afvoer over het landschap van Mars. Of misschien heeft het helemaal niet zo veel geregend.

Deze bevindingen kunnen wetenschappers helpen de klimatologische omstandigheden te beperken die regenval op het vroege Mars kunnen veroorzaken. Ze suggereren ook een heel ander waterregime op de Rode Planeet dan wat er vandaag de dag op aarde bestaat.

"Het feit dat het grondwater niet zo'n groot proces is, zou kunnen betekenen dat andere dingen dat wel zijn," zei Hiatt. "Het zou het belang van afvoer kunnen vergroten, of het zou kunnen betekenen dat het gewoon niet zo veel regende op Mars. Maar het is gewoon fundamenteel anders dan hoe we over [water] op aarde denken."

De modellen die in het onderzoek zijn gebruikt, simuleren de grondwaterstroming in een ‘steady state’-omgeving waarin de instroom en uitstroom van water in de watervoerende laag in evenwicht zijn. Wetenschappers veranderden vervolgens de parameters die van invloed zijn op de stroming (bijvoorbeeld waar de regen valt of de gemiddelde porositeit van het gesteente) en observeerden welke andere variabelen zouden moeten veranderen om de stabiele toestand te behouden en hoe plausibel die ladingen zijn.

Terwijl andere onderzoekers met vergelijkbare technieken de grondwaterstroming op Mars hebben gesimuleerd, is dit model het eerste dat de invloed van de oceanen omvat die meer dan drie miljard jaar geleden op het oppervlak van Mars bestonden in de Hellas-, Argyre- en Borealis-bekkens. P>

De studie omvat ook moderne topografische gegevens verzameld door satellieten. Het moderne landschap, zei Hiatt, heeft nog steeds een van de oudste en meest invloedrijke topografische kenmerken van de planeet behouden – een extreem hoogteverschil tussen het noordelijk halfrond – de laaglanden – en het zuidelijk halfrond – de hooglanden – bekend als de ‘grote dichotomie’. /P>

De dichotomie bewaart tekenen van grondwateropwelling uit het verleden, waarbij grondwater uit de watervoerende laag naar de oppervlakte steeg. De onderzoekers gebruikten geologische markeringen van deze opwellingen uit het verleden om de verschillende modelresultaten te evalueren.

Uit verschillende modellen blijkt dat de gemiddelde grondwateraanvullingssnelheid van 0,03 millimeter per jaar het meest overeenkomt met wat er bekend is over de geologische gegevens.

Het onderzoek gaat niet alleen over het begrijpen van het verleden van de Rode Planeet. Het heeft ook gevolgen voor de toekomstige verkenning van Mars. Inzicht in de grondwaterstroming kan ons helpen te bepalen waar we vandaag de dag water kunnen vinden, aldus Hiatt,

Of je nu op zoek bent naar tekenen van oud leven, menselijke ontdekkingsreizigers probeert te ondersteunen of raketbrandstof maakt om terug naar huis op aarde te komen, het is essentieel om te weten waar het water zich waarschijnlijk zal bevinden.

Meer informatie: Eric Hiatt et al., Beperkte aanvulling van de watervoerende laag van de zuidelijke hooglanden op het vroege Mars, Icarus (2023). DOI:10.1016/j.icarus.2023.115774

Journaalinformatie: Icarus

Aangeboden door de Universiteit van Texas in Austin