Mars Express helpt de geheimen van de Perseverance-landingsplaats te onthullen

NASA's 2020 Mars Perseverance rover zal zoeken naar tekenen van leven in het verleden op Mars en monsters verzamelen voor een toekomstige vlucht naar de aarde. NASA en ESA werken momenteel samen aan missieconcepten om deze monsters tegen 2031 naar de aarde te sturen.

Twee studies gebaseerd op gegevens van een ESA's Mars Express  — die sinds 2003 om de rode planeet draait — identificeren nu welke delen van de landingsplaats van de rover het meest waarschijnlijk oude tekenen van leven, klimaat, water en vulkanisme hebben behouden. Beide bestudeerden een deel van het oppervlak van Mars dat bekend staat als Nili Fossae en, specifieker, een krater binnen dit gebied met de naam Jezero.

De Jezero-krater bevat een delta, duidelijk bewijs dat het water daar ooit stroomde in de vorm van een oud meer, en bevat grote hoeveelheden van zowel olivijn als carbonaat mineralen. Carbonaten vormen zich in de aanwezigheid van water en zijn bekend om de biosignaturen, de sporen van het leven, terwijl olivijn aanwezig is in magmatische gesteenten en gebruikt kan worden om het vulkanische verleden van Mars te onderzoeken en precies te dateren.

Lyon in de voorhoede van de Martiaanse mineralogie

"We weten al tientallen jaren dat Nili Fossae een vrij uniek deel van Mars is, en de Jezero-krater werd gekozen als landingsplaats voor de Perseverance-rover gezien deze uniciteit," zegt Lucia Mandon van het Laboratoire de Géologie de Lyon (Terre, Planètes, Environnement) in Frankrijk, en hoofdauteur van een studie naar de mineralogie, de leeftijd en de evolutie van de Nili Fossae regio.

"Hoewel dit deel van Mars goed is bestudeerd, waren de wetenschappers nog steeds onzeker over hoe en wanneer het zich heeft gevormd, of hoe het al dit olivijn- en carbonaatrijke materiaal heeft weten te bevatten. In feite zijn er in de afgelopen decennia ten minste zes verschillende vormingsscenario's voorgesteld."

Om deze onzekerheid op te lossen, analyseerden Lucia en collega's de observaties van de Nili Fossae regio, verzameld door ESA's Mars Express en NASA's Mars Reconnaissance Orbiter (MRO): een mix van hoge-resolutie beelden, en topografische, mineralogische en thermische gegevens. Ze ontdekten dat het olivijnachtige gesteente in de regio rond de Jezero-krater zich over minstens 18.000 vierkante kilometer uitstrekt en ongeveer 3,8 miljard jaar geleden gevormd is.

"Een van de meest populaire formatietheorieën suggereert dat het olivijnachtige materiaal gevormd is als een blad gesmolten gesteente, ontstaan door de gigantische inslag die het enorme nabijgelegen Isidis-bekken produceerde," voegt Lucia toe, "maar onze tijdlijn onthult dat het olivijnachtige gesteente minstens tientallen miljoenen jaren na deze inslag gevormd is."

"Maar we denken dat deze inslag de korst fragiel en vatbaarder voor vulkanisme heeft gemaakt. Na het bekijken van alle plausibele scenario's, ontdekten we dat de Nili Fossae regio waarschijnlijk is gevormd door massale uitbarstingen van as en ander materiaal dat uit reusachtige vulkanen is gegooid. Het uitgebarsten volume is kolossaal: meer dan 1000 keer groter dan dat van de Vesuviaanse gebeurtenis die Pompeii in 79 na Chr. vernietigde."

Dit suggereert dat de gangbare opvatting van het Martiaanse vulkanisme, waarbij vulkanische activiteit in grote lijnen plaatsvindt via lavastromen met slechts enkele gevallen van explosieve activiteit, misschien niet geheel juist is.

Lucia en collega's hebben ook de aanwezige carbonaten in Nili Fossae in kaart gebracht, waarbij enkele van de sterkste detecties in de buurt van de landingsplaats van de Perseverance-rover voorkomen. Van deze mineralen is bekend dat deze zich vormen in vrij neutrale wateren - milieus die vriendelijk zijn voor de meeste levensvormen die we op aarde kennen.

"Carbonaten die zich vormen langs meeroevers op aarde zijn fantastisch voor het behoud van biosignaturen," zegt Briony Horgan van de Purdue University, VS, hoofdauteur van een complementary paper over de verspreiding en herkomst van carbonaathoudende gesteenten in de Jezero-krater.

"Alkalische meren die carbonaten produceren op aarde worden bijna altijd bewoond door stromatolieten - grote gemineraliseerde koepels die zijn gemaakt door lagen microbiële matten waarvan bekend is dat deze enkele van de duidelijkste biosignaturen van miljarden jaren geleden op onze planeet bewaren. Hoewel we niet weten of we stromatolieten op Mars zouden kunnen vinden, zou dit milieu aan de oever van het meer een geweldige plek zijn om te jagen op biosignaturen en organische moleculen uit de vroegere dagen van Mars."

"Deze carbonaten zullen belangrijke doelwitten zijn voor de Mars 2020 en Mars Sample Return missies vanwege hun grote potentieel om biosignaturen te behouden," voegt Briony toe. "We hopen dat we tijdens de primaire missie voor Mars 2020 in staat zullen zijn om het kustgebied te bereiken. Deze ring van carbonaten op het oude waterniveau langs de westelijke rand van Jezero zal een bijzonder spannend deel van de krater zijn om te verkennen."

Mars Express is 17 jaar geleden gelanceerd en bevindt zich sinds december 2003 in een baan om Mars, met een reeks geavanceerde instrumenten aan boord. Voor deze studies werd gebruik gemaakt van gegevens van de HRSC-camera van het ruimteschip en de OMEGA (Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité) beeldvormingsspectrometer.

"Terwijl HRSC de topografie van het oppervlak van Mars tot op enkele tientallen meters per pixel in kaart brengt, produceert OMEGA gedetailleerde zichtbare en bijna-infrarode beelden die onderzoekers kunnen gebruiken om oppervlaktemineralen te identificeren", voegt Dmitri Titov, ESA-projectwetenschapper voor Mars Express, toe.

"Deze instrumenten, samen met die op MRO, waren de sleutel tot het nauwkeurig in kaart brengen van de omvang van olivijn-carbonaatmateriaal binnen de Jezero-krater, omdat deze in staat zijn om grote gebieden van het oppervlak te bereiken en gedetailleerde informatie te geven over de topografie en de mineralogie van het oppervlak."

"Het is fascinerend om te bedenken hoe de talrijke missies die momenteel op Mars plaatsvinden de bevindingen van de Perseverance-rover zullen ondersteunen en uitbouwen wanneer deze dit wetenschappelijk spannende gebied van het Martiaanse oppervlak bereikt. Mars Express heeft 16 jaar ervaring op de planeet, wat van onschatbare waarde zal blijken te zijn voor toekomstige verkenningen en het bemachtigen van monsters."

 

OPMERKINGEN VOOR EDITORS

"The mineral diversity of Jezero crater: Evidence for possible lacustrine carbonates on Mars" door B. H. N. Horgan et al. (2020) en "Refining the age, emplacement and alteration scenarios of the olivine-rich unit in Nili Fossae region, Mars" by L. Mandon et al. (2020) zijn gepubliceerd in het vakblad Icarus.