1. Mars, een bijzondere
planeet
De geschiedenis van Mars
Hoe werd Mars wat deze planeet nu is?
Een laboratorium rijdt op Mars
C. de Jager
2. Mars van dichterbij gezien
Opname door Rosetta ruimtesonde op 24 februari 2007
(Rosetta, gelanceerd maart 2004, zal komeet 67P/Churyumov–Gerasimenko in 2014 bereiken)
3. DE PLANEET MARS
• Afstand tot zon: 1,5 maal aardafstand, dus
ruim twee maal minder bestraling
• Diameter: 6800 km = 0,53 maal die van
aarde
• Massa: 0,11 maal die van aarde
• Ontsnappingsnelheid aan oppervlak: 5
km/sec (aarde: 11,2 km/sec). Dit heeft
gevolgen voor ontsnapping atmosfeer
4. ATMOSFEER EN KLIMAAT
•
•
•
•
•
•
Daglengte: 24 u 37 min
Jaar: 1,88 maal aardjaar; 669 Marsdagen
Atmosferische druk: 0,007 maal die op aarde;
dus zeer ijl!
Samenstelling atmosfeer: 95% koolzuurgas;
3% stikstof; argon 2 %
helling poolas: 24○ (aarde: 23,5○)
Mars heeft dus seizoenen, als de aarde
14. HOOGTEKAART, ENKELE NAMEN. Zie ook de vier grote
vulkanen. Mt Olympus in de Tharsis hoogvlakte is 22 km hoog
15. Vele opmerkelijke structuren
• Het Tharsis hoogland
• De vier reuzenvulkanen in het Tharsis
•
•
•
•
hoogland
Weinig kraters in de Noordelijke vlakte
Het bekraterde zuidelijker land
De grote slenk (Valles Marineris)
Het Hellas bassin
16. Onderstelde evolutie
• Tharsis hoogland ontstond door opwellend magma in het
•
•
•
•
vulkanische gebied
Daardoor brak ten slotte de Valles Marineris
De noordelijke laagvlakte moet zijn ontstaan later dan
3,6 - 3,8 miljard jaar geleden
Vóór die tijd heerste namelijk het hevige interplanetaire
bombardement
Het meer zuidelijk gelegen hoogland met zijn vele
kraters heeft dat bombardement wel ondervonden
35. Een effectieve methode: radar
Radiogolven kunnen kilometers
diep doordringen; experiment
MARSIS in Mars Express
36. Hoe dik zijn de ijslagen wel?
• Radarmetingen met de Europese Mars Express
•
•
•
•
tonen dat de ijslaag van de Zuidpoolkap dikker
is dan gedacht
Twee radarreflexen worden ontvangen: van
oppervlak en van de onderzijde ijslaag
De sterkte van de ontvangen reflex toont dat
tussenliggend materiaal uit ijs bestaat
Dikte variabel, tot wel enkele km
Schatting: indien alle zuidpoolijs over Mars
verspreid: laag van ca. 10 meter dikte
37. Veel ondergrondse ijslagen.
Maar is er ook vloeibaar water ?
• ijslagen komen ondergronds voor tot
diepten van enkele km
• Maar evenals bij de aarde neemt de
temperatuur toe met toenemende diepte
• Gevolg van de verwarming door de
natuurlijke radioactiviteit van gesteenten
• Zo kunnen we water vermoeden op
grotere diepten
38. Water op grote diepten
• Berekeningen tonen aan dat een temperatuur
•
•
•
van 0 graden bereikt wordt op diepten van 4 tot
5 km
Daar zou water kunnen voorkomen in de poriën
van het basalt
Op ca. 10 km diepte is de druk zo groot dat de
poriën dichtgeslagen zijn.
Dus: water tussen 5 en 10 km diepte
40. Zon was vroeger zon veel actiever
dan nu
• Dit houdt in: meer magnetisme, zonnevlekken, vlammen
•
•
•
•
en coronale massa emissies; de ultraviolette en Röntgen
straling was tot 100 mal krachtiger dan nu
Intense UV- en Röntgenstraling verhitte de
atmosferische buitenlagen van Mars (exosfeer)
Leidde tot ontsnappen van de lichtste gassen, gevolgd
door verdampen van de oceaan, meer ontsnappen, enz.
Net als bij de aarde ontsnapten de lichtste gassen,
waterstof en helium het eerst
Maar iets zwaardere gassen, als zuurstof en stikstof
kunnen ook niet vastgehouden worden – vandaar die ijle
atmosfeer
41. Nu begint het pas goed; een
nieuwe episode brak aan!
4 augustus 2012 landde het
laboratorium Curiosity op Mars
46. De beslissing viel
• Uit een groot aantal voorstellen werd ten
slotte een klein aantal geselecteerd
• Deze werden door een commissie van
specialisten kritisch bekeken
• Tot het besluit viel : de Gale krater met
daarin de Mt Sharp (Aeolis Mons)
• Aeolis Mons is 5,5 km hoog
50. Een ander deel van het kratergebied;
een steile wand en windduinen
51. Mt Sharp: Berg met opvallende gelaagdheid: van
vochtig (geweest? onderaan) tot droger (top)?
52. Waar zoekt men naar?
• We zoeken niet naar “leven op Mars”; dus niet
•
•
•
naar eventuele microbiologische structuren
Als dat er is dan zit het diep, minstens enkele
meters onder het oppervlak
Bovendien zou Curiosity dan eerst helemaal
gedesinfecteerd moeten zijn; vrijwel onmogelijk
Doel is te zoeken of er perioden zijn geweest
in de geschiedenis van Mars die gunstig
waren voor het ontstaan van leven
53. LANDING; TECHNISCH
OOGSTANDJE
• Eerste fase: de sonde komt in atmosfeer,
•
•
•
•
verwarming door hitteschil opgevangen
Tweede: parachute (30 m middellijn)
opent
3 -- Hitteschild wordt afgeworpen
4 -- parachute en bovendeel laten los
5 -- afdaling afgeremd door gasstralen
71. Analyse van het grind
• De grindsteentjes moeten zijn ontstaan in
stromend water
• Het stroomde met een snelheid van ca.
een meter per seconde
• Diepte van het beekje is onzeker,
schattingen tussen 10 cm en een meter
• Steentjes moeten afkomstig zijn van
hogere bergwand
74. Werd spectroscopisch onderzocht
• Uit de mast van Curiosity werd een krachtige
•
•
•
•
laserstraal gericht op de steen
Heel klein vlekje van de steen verdampte
Die damp werd spectroscopisch onderzocht
Samenstelling lijkt op die van basalt
(Basalt vindt zijn oorsprong in een waterrijke
omgeving)
76. Zand werd onderzocht
• Het werd gezeefd
• Deeltjes kleiner dan 0,15 millimeter
werden doorgelaten voor onderzoek
• Daarna röntgen analyse van het
doorgelaten stof
78. De resultaten
• Er zijn twee soorten stof: deels plaatselijk
•
•
•
•
•
ontstaan stof, deels van elders hierheen
gewaaid
Ook verweerd basaltisch materiaal
En ook kristallen zoals veldspaat en olivijn
Verder in zand of stof gebonden water, zwavel,
chloorhoudend en glasachtig materiaal
Veel daarvan duidt op ontstaan in een vochtige
omgeving
Misschien ook enige vulkanische beïnvloeding
80. Belangrijk nieuw resultaat !
• Geen methaan gevonden
• Minder dan één miljoenste van een
procent
• Methaan kan een biologische oorsprong
hebben.
• Zowel plantaardig als dierlijk
• Maar kan ook van vulkanen afkomstig zijn
81. Was er dan nooit methaan in de atmosfeer
van Mars
•
•
•
•
Dat is niet zeker
Methaan is een vrij licht gas
Kan nog makkelijker dan zuurstof ontsnapt zijn;
in tegenstelling tot koolzuurgas
Massaverhouding tussen een methaanmolecuul
en een zuurstof- resp. koolzuurmolecuul is 10 tot
16 en 22
82. De atmosfeer zal aanvankelijk zeer dicht geweest zijn (tot
100 bar = 100 maal onze atmosferische druk) maar was in
minder dan een half miljard jaar vrijwel verdwenen
83. Curiosity zal hopelijk 23
maanden over Mars rijden
We zijn nu halverwege en hebben een tipje van de
sluier op kunnen lichten
Er komt vast nog heel veel meer
84. Route van het eerste jaar; nu komt de
beklimming van Mt Sharp
85. We beginnen te klimmen;
enkele recente ontdekkingen
Rondkijken, boren, graven
analyseren
86. Hier stonden we eind januari 2013. Toen moest beslist
worden of hier de eerste grondboring plaats zou vinden
We zijn hier al 500 meter van de landingsplaats
88. Resultaat van de analyse
• Alle noodzakelijke elementen voor het
leven zijn aanwezig:
• Zoals zwavel, stikstof, zuurstof, koolstof
• We verwachten dat de sedimentlagen van
Mt Sharp nog veel nieuws zullen leren
91. Drie grote perioden in de
geschiedenis van Mars
• Indeling:
• Noach era : 4,5 tot 3,6 miljard (Mjd) jaar geleden. Warm,
•
•
•
vochtig; een atmosfeer; oceanen
In het latere deel ervan: Meer vulkanisme. In he eerdere
deel van deze periode ook het intense interplanetaire
bombardement . Veel inslagkraters. De oceanen
verdwenen
Hesperische era (3,6 – 2,0): Droger
Amazonische era (2,0 – nu): Oxyderend
92. De geschiedenis van water en atmosfeer
van Mars
• Oceanen waren op Mars ca. vóór ca. 3,8 tot 4 miljard
•
•
•
•
•
jaar geleden.
Verschillende getallen voor de gemiddelde diepte (d.i.
indien het water verspreid zou zijn over het hele
Marsoppervlak):
12 meter (Lammer et al., Icarus 2003)
156 meter (Carr & Head, JGR 2003)
430 meter (Boyce et al. JGR, 2005)
De atmosfeer zal omstreeks 3,5 miljard jaar geleden in
de ruimte verdwenen zijn