Nieuw onderzoek suggereert dat het oude Mars waarschijnlijk genoeg chemische energie had om microben ondergronds te laten gedijen. "Op basis van fundamentele fysische en chemische berekeningen hebben we aangetoond dat de ondergrondse laag van het oude Mars waarschijnlijk genoeg opgeloste waterstof bevatte om de mondiale ondergrondse biosfeer van stroom te voorzien", zegt Jesse Tarnas, een afgestudeerde student aan de Brown University en hoofdauteur van de studie gepubliceerd in Earth and Planetary Science Brieven ".
"De omstandigheden in dit potentieel bewoonbare gebied kunnen vergelijkbaar zijn met die op aarde waar ondergronds leven bestaat."
Waar verbergt het leven zich op Mars?
De aarde herbergt de zogenaamde ondergrondse lithotrofe microbiële systemen. Bij afwezigheid van zonlicht nemen deze ondergrondse microben vaak hun energie op door elektronen van moleculen in hun omgeving te strippen. Opgeloste moleculaire waterstof is een uitstekende elektronendonor. Het voedt dergelijke microben op aarde.
Nieuw onderzoek toont aan dat radiolyse, een proces waarbij straling watermoleculen breekt in hun samenstellende waterstof en zuurstof, veel waterstof kan creëren in de oude ondergrond van Mars. Wetenschappers schatten dat de waterstofconcentratie in de aardkorst 4 miljard jaar geleden ongeveer vergelijkbaar had moeten zijn met die op aarde, die tegenwoordig veel microben voedt.
Deze bevindingen betekenen niet dat er zeker leven bestond op het oude Mars, maar ze suggereren wel dat als er leven zou bestaan, de ondergrond van Mars de noodzakelijke ingrediënten zou hebben om het honderden miljoenen jaren in stand te houden. Dit werk heeft ook gevolgen voor toekomstige verkenning van Mars, aangezien de gebieden waar de oude ondergrond tevoorschijn komt een geweldige plek kunnen zijn om naar het oude leven te zoeken.
Promotie video:
Ondergronds gaan
Sinds is onthuld dat rivieren en meren ooit op Mars stroomden, zijn wetenschappers geobsedeerd door de mogelijkheid dat de Rode Planeet ooit leven zou bevatten. Maar hoewel het bewijs voor het bestaan van water in het verleden onweerlegbaar is, is het onduidelijk voor hoeveel van de geschiedenis van Mars het water daadwerkelijk heeft gestroomd. De beste klimaatmodellen voor vroege Mars produceren temperaturen die nauwelijks boven het vriespunt liggen, wat betekent dat de vochtige perioden van de planeet van zeer korte duur kunnen zijn. Dit is niet het beste scenario om het leven aan de oppervlakte voor een lange tijd in stand te houden, en als zodanig zijn sommige wetenschappers van mening dat het leven op Mars onder de oppervlakte misschien beter heeft gevoeld.
Wetenschappers bestudeerden gegevens van een gammastralingspectrometer die aan boord van de Mars Odyssey vliegt. Ze brachten de overvloed aan radioactieve elementen thorium en kalium in de Martiaanse korst in kaart. Beginnend met de kaart, slaagden ze erin een derde radioactief element te vinden, uranium. Het verval van deze drie elementen levert straling op die leidt tot het radiolytische verval van water. En aangezien deze elementen met een bepaald tempo vervallen, kan het overvloedsmodel worden gebruikt om de aanwezigheid van de elementen 4 miljard jaar geleden te berekenen. Dus het team kwam op het idee van een radioactieve uitbraak die radiolyse actief stimuleerde.
De volgende stap was om in te schatten hoeveel water er voor deze straling beschikbaar was. Geologisch bewijs suggereert dat er in de poreuze rotsen van de oude Martiaanse korst veel grondwater door de poriën brak. De wetenschappers gebruikten metingen van de dichtheid van de Martiaanse korst om ongeveer te schatten hoeveel poriën beschikbaar waren om met water te vullen.
Ten slotte gebruikte het team geothermische en klimaatmodellen om te bepalen waar het oude leven zou kunnen zijn geweest. Het had niet zo koud mogen zijn dat niet al het water bevroor, maar ook niet erg warm.
Door deze analyses te combineren, concludeerden de wetenschappers dat Mars waarschijnlijk een wereldwijde ondergrondse potentieel bewoonbare zone van enkele kilometers dik had. In deze zone heeft de productie van waterstof door middel van radiolyse meer dan voldoende chemische energie gegenereerd om microbieel leven te ondersteunen, gebaseerd op wat we op aarde weten. En deze zone moest honderden miljoenen jaren blijven bestaan.
Deze bevindingen bleven bestaan, zelfs toen wetenschappers verschillende klimaatscenario's simuleerden - sommige warmer, andere kouder. Het is opmerkelijk, zei Tarnas, dat de hoeveelheid ondergrondse waterstof die beschikbaar is als energiebron toeneemt in extreem koude klimatologische scenario's. Want een dikkere ijslaag boven de bewoonbare zone dient als afdekking die voorkomt dat waterstof uit de ondergrond ontsnapt.
"Mensen hebben het idee dat het koude klimaat van het vroege Mars slecht is voor het leven, maar zoals we kunnen zien, is er meer chemische energie in koude klimaten voor het leven onder de grond", zegt Tarnas. "We denken dat het de houding van mensen ten opzichte van klimaat en vorig leven op aarde kan veranderen."
Onderzoeksimplicaties
Tarnas en Mustard zeggen dat deze bevindingen zullen helpen begrijpen waar het volgende ruimtevaartuig naartoe moet worden gestuurd om op zoek te gaan naar tekenen van leven op Mars.
"Een van de meest interessante verkenningsopties is het vinden van blokken megabreccia - brokken rots die uit de grond zijn gerukt door een meteorietinslag", zegt Tarnas. "Velen van hen kwamen uit de diepten van de bewoonbare zone en zijn nu, vaak intact, aan de oppervlakte."
Mosterd, die nauw betrokken was bij het selectieproces voor de Mars 2020-rover, zegt dat dit type brecciablokken aanwezig is op ten minste twee locaties die door NASA zijn beoordeeld: Northeast Syrtis Major en Midway.
Ilya Khel
