Astrobobo/Getty Images

Mars heeft waarnemers al eeuwenlang geboeid, van vroege waarnemingen met het blote oog tot de eerste telescopische glimpen in de 17e eeuw. Terwijl vroege telescopen slechts rudimentaire beelden boden, ontdekten astronomen als Huygens en Cassini geleidelijk meer oppervlaktedetails. Aan het eind van de 19e eeuw rapporteerde de Italiaanse astronoom Giovanni Schiaparelli dat hij uitgestrekte, rechte ‘kanalen’ op Mars had waargenomen – later verkeerd vertaald als ‘kanalen’ in het Engels – wat aanleiding gaf tot speculaties over intelligent leven en stromend water. Latere waarnemingen met grotere openingen konden deze kenmerken echter niet bevestigen, en het idee van oppervlaktewaterkanalen werd halverwege de 20e eeuw grotendeels verlaten.

Die perceptie veranderde dramatisch toen NASA's Mariner9-ruimtevaartuig in 1971 in een baan om Mars draaide, waardoor valleinetwerken en geologische formaties zichtbaar werden die sterk leken op de riviervalleien en canyonsystemen van de aarde. De beelden van Mariner9 vormden het eerste concrete bewijs dat Mars ooit een complexer en natter klimaat kende dan de huidige stoffige omgeving doet vermoeden.

Heeft het vroege Mars een oceaan gehad?

Omdat Mars geen platentektoniek kent, behoudt het oppervlak een vrijwel volledig overzicht van de oude omgeving van de planeet, wat een uniek inzicht biedt in het vroege klimaat. Het vroegst erkende tijdperk – de Noachiaanse periode, die grofweg 4,0 tot 3,5 miljard jaar geleden besloeg – omvat uitgebreide valleinetwerken die vrijwel zeker onder stromend vloeibaar water zijn gevormd. Dit bewijsmateriaal, gecombineerd met andere geologische markeringen, geeft aan dat Mars ooit een atmosfeer had die vloeibaar water kon ondersteunen.

Er blijft discussie over de exacte aard van dit vroege klimaat. Sommige onderzoekers beweren dat Mars een koude wereld was met beperkt equatoriaal water, terwijl anderen een warmere, nattere omgeving voorstellen die mogelijk een oceaan op het noordelijk halfrond heeft ondersteund. Lopende onderzoeken blijven deze modellen verfijnen.

[Uitgelichte afbeelding door ESO/M. Kornmesser/N. Risinger (skysurvey.org) via Wikimedia Commons | Bijgesneden, geschaald en gespiegeld | CC BY 4.0]

Het einde van het magnetische veld van Mars

Een cruciale gebeurtenis die Mars op zijn traject zette naar de dorre wereld die het nu is, was de afkoeling van zijn metalen kern, waardoor zijn magnetosfeer uitdoofde. De relatief kleine omvang en afstand van Mars tot de zon betekende dat Mars niet de kernconvectie kon volhouden die nodig is om een planetair magnetisch veld te genereren.

Volgens een onderzoek uit 2021, gepubliceerd in Science Advances Dit verlies vond plaats vroeg in de Noachiaanse periode, maar de volledige impact ervan ontvouwde zich over miljarden jaren. Een magnetosfeer beschermt de atmosfeer van een planeet tegen erosie door de zonnewind, zoals het aardveld ons beschermt tegen zonnevlammen. Zonder dit werd de koolstofdioxide-omhulling van Mars de ruimte in gestript of opgeslagen als oppervlaktecarbonaatmineralen.

Het atmosferische verlies veroorzaakte een geleidelijke daling van de oppervlaktedruk en temperatuur. Toen de temperatuur daalde, bevroor het oppervlaktewater; zonder atmosferische druk zou het resterende vloeibare water gekookt of gesublimeerd zijn. Deze processen blijven tot op de dag van vandaag bestaan, waarbij Mars tot wel 3 kg aan atmosferische massa per seconde verliest.

Overstromingen op het oude Mars

Het daaropvolgende Hesperiaanse tijdperk wordt gekenmerkt door verhoogde vulkanische activiteit en een vermindering van meteorietinslagen. Vulkanisme bedekte ruwweg 30% van het oppervlak, terwijl het uitgestoten zwaveldioxide het resterende oppervlaktewater verzuurde.

Ondanks een kouder klimaat zijn er nog steeds sporen van stromend water. Een groot deel van het water op de planeet werd onder enorme druk ondergronds opgeslagen, maar incidentele lozingen veroorzaakten cataclysmische uitstromen – naar schatting meer dan 1000 keer het volume van de rivier de Mississippi – die diepe kanalen kerfden.

Of deze overstromingen een voorbijgaande Hesperiaanse oceaan hebben gegenereerd die later bevroor, blijft omstreden. Sommige wetenschappers beweren dat de uitstroom een ​​oceaan van korte duur had kunnen vormen, terwijl anderen beweren dat het volume onvoldoende was om een ​​mondiaal bassin te vullen. Een artikel uit 2022 in het Journal of Geophysical Research:Planets suggereerde tsunami-achtige activiteit in zo'n oceaan, hoewel deze hypothese nog steeds ter discussie staat.

Het huidige klimaat op Mars

Tegenwoordig bevindt Mars zich in het Amazonegebied, een geologisch rustig tijdperk dat bijna 3 miljard jaar heeft geduurd. Het klimaat wordt gedomineerd door uitgesproken temperatuurschommelingen tussen zomer en winter, die drie seizoenscycli aansturen.

De koolstofdioxidecyclus regelt de sublimatie en afzetting van CO₂-ijs op de poolkappen, terwijl de stofcyclus de temperatuur op aarde moduleert door zowel zonnestraling overdag te absorberen als 's nachts warmte uit te stralen. Door stof beladen winden bewegen de deeltjes in de lucht nog meer in beweging, waardoor de effecten van de stofcyclus worden versterkt.

In termen van toekomstige verkenning blijft de watercyclus van cruciaal belang. Hoewel Mars droog is, herbergt het aanzienlijk ijs, voornamelijk ondergronds en op de noordpool. Als dit ijs gelijkmatig zou smelten, zou het een oceaan van 90 tot 1500 meter diep kunnen vormen, die mogelijk duurzame menselijke activiteiten ondersteunt.