Meteorietenonderzoek werpt nieuw licht op het ontstaan van Mars

Foto: Marsmeteoriet NWA 7034. (NASA)

Het lijkt erop dat Mars vroeg in zijn geschiedenis van minstens twee zeer verschillende bronnen water heeft ontvangen. Dat blijkt¹ uit de verhouding tussen de hoeveelheden waterstof en deuterium (‘zware waterstof’) in de beide ruimtestenen.

Het water in aardse gesteenten is ‘ongefractioneerd’, wat wil zeggen dat de isotopensamenstelling ervan niet al te zeer afwijkt van die van oceaanwater: ruim 1 op de 6000 waterstofatomen daarin is een deuteriumatoom. De Marsatmosfeer daarentegen is sterk gefractioneerd. In de daar aanwezige waterdamp is deuterium sterk oververtegenwoordigd, omdat de lichtere normale waterstofatomen door de zonnewind zijn ‘verjaagd’. Metingen van Marsmeteorieten, die van uiteenlopende diepten afkomstig zullen zijn, laten juist alle mogelijke tussenliggende waarden zien.

Planeetwetenschappers van de Universiteit van Arizona hebben nu twee Marsmeteorieten onderzocht waarvan vaststaat dat ze afkomstig zijn uit de korst van de planeet. De isotopenverhoudingen van de beide stenen, die naar schatting respectievelijk 4 miljard en 1,5 miljard jaar oud zijn, houden ongeveer het midden tussen de waarden voor aardse gesteenten en de Marsatmosfeer.

In combinatie met meetresultaten van de Marsverkenner Curiosity, leidt dit tot de conclusie dat de verhouding deuterium/waterstof in de Marskorst de afgelopen 4 miljard jaar nauwelijks is veranderd. Dat is best vreemd, als je bedenkt dat de Marsatmosfeer in de tussentijd sterk gefractioneerd is.

De planeetwetenschappers zoeken de oorzaak daarvan in het inwendige van Mars – korstgesteenten bestaan immers uit gesmolten materiaal uit het planeetinwendige, dat na het bereiken van het oppervlak is gestold. Volgens hen bevatten de twee meest voorkomende soorten vulkanisch gesteente op Mars – de verrijkte en verarmde ‘shergottieten’ – water met verschillende isotopenverhoudingen. Verrijkte shergottieten bevatten meer deuterium dan de verarmde, die aarde-achtiger zijn.

De onderzoekers denken dat dit komt doordat het water in de beide soorten shergottieten van verschillende bronnen afkomstig is. En dat zou erop wijzen dat Mars is opgebouwd uit twee planetesimalen (planetaire bouwstenen) met sterk uiteenlopende watersamenstellingen, waarvan het materiaal na hun botsing niet vermengde. Mars zou dus ook nooit een volledig gesmolten korst hebben gehad, omdat er dan alsnog vermenging zou zijn opgetreden.

Noten

1. Nature Geoscience, 30 maart