Nieuw onderzoek werpt licht op het ontstaan van de eerste korst van Mars. Experimenten laten zien dat de jonge planeet tijdens het afkoelen van een wereldwijde oceaan van magma mogelijk een dikke, witte korst vormde. De ontdekking verandert het beeld van het vroege binnenste van Mars en kan helpen om toekomstige onderzoeksresultaten van de rode planeet beter te begrijpen.
Het onderzoek van aardwetenschappers Xue Wang ,Yanhao Lin en VU-hoogleraar planetaire evolutie Wim van Westrenen is gepubliceerd in Science Advances.
Hoe ontstond de eerste vaste korst van Mars? De onderzoekers hebben dit proces nagebootst in laboratoriumexperimenten met hoge temperaturen en hoge druk. Hun resultaten laten zien dat tijdens het afkoelen van de jonge planeet een laag van meer dan dertig kilometer dik kan zijn ontstaan, rijk aan de mineralen plagioklaas en kwarts.
In de eerste fase van zijn bestaan was Mars waarschijnlijk grotendeels bedekt met een oceaan van gesmolten gesteente. Deze zogenoemde magma-oceaan koelde geleidelijk af, waardoor mineralen uitkristalliseerden en de verschillende lagen van de planeet vorm kregen. Dit proces bepaalde mede hoe de eerste korst ontstond, hoe de mantel zich ontwikkelde en welke gassen uiteindelijk in de atmosfeer terechtkwamen.
Een ander beeld van het ontstaan van Mars
De onderzoekers simuleerden de stolling van deze magma-oceaan op basis van vernieuwde schattingen van de samenstelling en omvang van de Martiaanse mantel. Daarbij maakten ze gebruik van inzichten over het binnenste van Mars die mede zijn verkregen met de InSight-lander.
De experimenten wijzen erop dat onder relatief oxiderende omstandigheden eerst verschillende mineralen in de mantel ontstonden. In de laatste fasen van het afkoelingsproces vormde zich vervolgens een dikke, relatief lichte en drijvende witgekleurde oerkorst. De huidige rode kleur van Mars is dus pas later ontstaan, toen ijzerrijke magma door deze oerkorst heen brak.
Deze uitkomst verschilt duidelijk van eerdere modellen, die vooral gericht waren op de mineralen in de mantel en minder aandacht besteedden aan de stoffen die tijdens de laatste fasen van de afkoeling ontstonden.
De nieuwe resultaten sluiten bovendien aan bij waarnemingen van Mars vanuit de ruimte. Die wijzen op de aanwezigheid van oude gesteenten die rijk zijn aan plagioklaas en een relatief lage dichtheid hebben. Daarmee biedt het onderzoek een mogelijke verklaring voor de samenstelling van delen van het oppervlak van Mars.
Gevolgen voor het binnenste van de planeet
De ontdekking heeft ook gevolgen voor het begrip van de interne structuur van Mars. Verschillen in dichtheid tussen gesteentelagen kunnen bepalen hoe materiaal in de mantel beweegt. Wanneer lagen instabiel worden, kunnen ze van plaats veranderen. Zulke bewegingen, ook wel mantelomkering genoemd, kunnen invloed hebben op de ontwikkeling van het binnenste en op vulkanische activiteit.
De nieuwe inzichten helpen onderzoekers daarom niet alleen te begrijpen welke mineralen in het vroege Mars ontstonden, maar ook hoe de planeet zich daarna verder ontwikkelde.
Beter begrip van ontstaan en ontwikkeling van Mars
De impact van de ontdekking ligt vooral in de vooruitgang van wetenschappelijke kennis. Een beter begrip van het ontstaan en de ontwikkeling van Mars helpt onderzoekers om de geschiedenis van onze buurplaneet nauwkeuriger te reconstrueren.
Daarnaast kan het onderzoek richting geven aan de analyse van Martiaanse meteorieten en van gesteentemonsters die bij toekomstige Marsmissies naar de aarde worden gebracht. Door zulke materialen te vergelijken met de voorspellingen uit laboratoriumexperimenten, kunnen onderzoekers toetsen of hun modellen overeenkomen met de werkelijke samenstelling van Mars.
De studie laat zien hoe experimenten op aarde, gecombineerd met gegevens van ruimtemissies, nieuwe inzichten kunnen opleveren in de vorming van een andere planeet. De onderzoekers bieden daarmee een vernieuwd kader om de oudste gesteenten van Mars en de ontwikkeling van zijn binnenste te bestuderen.
Foto: NASA