Mars was eerder leefbaar dan gedacht

Was er ooit leven mogelijk op Mars en zo ja, wanneer dan? De geldende aanname was dat tot ongeveer 4 tot 3,8 miljard jaar geleden er nog regelmatig dusdanig grote inslagen van meteorieten waren, het zogeheten Late Heavy Bombardment, dat er van leefbare omstandigheden nog geen sprake kon zijn. Een team van onderzoekers van Canadese, Oostenrijkse en Amerikaanse instellingen zet met een publicatie in Nature Geoscience de klok een flink stuk terug voor Mars.

Hun onderzoek aan microscopisch kleine kristallen in Martiaanse meteorieten die op aarde zijn geland, laat zien dat vanaf ongeveer 4,5 miljard jaar geleden het meteorieten-bombardment op Mars zeer sterk afnam. Vanaf 4,2 miljard jaar geleden was het oppervlak van Mars volgens de onderzoekers dusdanig afgekoeld en gestabiliseerd dat de planeet ‘leefbare’ omstandigheden kende. Dat is 500 tot 700 miljoen jaar eerder dan de vroegste sporen van leven die we kennen op aarde.

De publicatie ontlokt enthousiaste reacties bij Inge Loes ten Kate, astrobioloog aan de Universiteit Utrecht en gespecialiseerd in onderzoek naar leven op Mars. “Dit is zo ontzettend leuk. We hebben maar heel weinig materiaal van Mars tot onze beschikking en dit team laat zien dat je daar toch veel informatie uithaalt dankzij steeds betere technieken.”

Extreme druk

Inslagen door grote meteorieten laten niet alleen zichtbare, maar ook microscopisch kleine sporen na. Zowel in het getroffen gesteente, als in de componenten waar de meteoriet zelf uit bestaat. Die sporen bestaan uit specifieke streepjespatronen, uit de vorm van piepkleine kristallen in het gesteente en uit de samenklontering van bepaalde chemische elementen. Al deze sporen vertellen iets over de extreme druk en hitte die optraden direct na de inslag. Door deze sporen te koppelen aan de leeftijd van het gesteente kun je afleiden wanneer heftige inslagen hebben plaatsgevonden. Tegelijkertijd is de afwezigheid van deze sporen een indicatie dat dit stukje gesteente geen verwoestende inslag heeft meegemaakt. En dat vertelt je dus weer wanneer het rustiger werd aan het oppervlak van een planeet.

In deze studie hebben de onderzoekers meedere meteorieten van Mars onderzocht die tussen 2011 en 2017 zijn gevonden in het westelijke deel van de Sahara. Deze meteorieten zijn 4,48 tot 4,43 miljard jaar oud. Ze hebben specifiek gekeken naar de kristallen van twee typen mineralen: zirkonen en baddeleyieten. “Van deze mineralen weten we dat ze extreem hoge druk en temperaturen kunnen weerstaan”, legt Ten Kate uit. “Deze mineralen behouden hun identiteit, maar tegelijkertijd zie je wel sporen van blootstelling aan hoge druk en temperatuur terug. Ze zijn een heel goede indicator voor wat er in hun omgeving is gebeurd.”

Streepjespatroon

Uit eerder onderzoek aan mineralen uit impactkraters op aarde en de maan weten we dat specifieke streepjespatronen in de kristallen een kenmerk van een inslag zijn. “Alleen wanneer de druk heel snel heel hoog oploopt, zoals bij een inslag, krijg je die streepjes. Heel hoge druk ontstaat ook bij subductie, het over elkaar schuiven van aardlagen, maar dat gaat heel langzaam en geeft niet die patronen. Je kunt dus heel goed zien of een mineraal aan een inslag heeft blootgestaan.”

En dat blijkt voor de nu onderzochte, stokoude mineralen niet het geval. Ze bevatten geen sporen van een extreme, catastrofale inslag. Ook niet in de omgeving, want een grote inslag laat sporen na in een veel groter gebied dan alleen de directe krater. Tegelijkertijd waren de inslagen niet voorbij, want deze mineralen zijn ten slotte door een inslag op Mars vrijgekomen en uiteindelijk op aarde beland. Ten Kate: “Maar die inslagen waren dus niet meer zo heftig blijkt uit het ontbreken van de kenmerkende patronen.” Dat is volgens haar niet alleen relevant om het mogelijke begin van de leefbare omstandigheden op Mars te dateren, het vertelt nog veel meer over de geschiedenis van die planeet.

“Mars bestaat uit twee heel verschillende delen. De zuidelijke helft heeft een ruw oppervlak met veel kraters en is ouder dan het noordelijke deel dat veel vlakker en meer laaggelegen is. We denken dat dit verschil is ontstaan door een gigantische botsing, waarbij het noordelijke deel als het ware opnieuw bekleed is met een dikke laag magma. Dit moet zo’n enorme klap zijn geweest, dat je de sporen daarvan in het hele Mars oppervlak, dus ook in het zuiden, terug zou moeten zien. Maar die zien ze niet. Daaruit mag je concluderen dat deze mineralen jonger zijn dan die extreme gebeurtenis. Dat vind ik ook een heel interessant gegeven.”

Oorsprong van water

Maar het belang van deze studie gaat nog verder, aldus Ten Kate. “Als Mars vanaf 4,5 miljard geleden niet meer getroffen werd door extreem verwoestende inslagen, dan zegt dat ook iets over wat de aarde en maan te verduren kregen. Al deze meteorieten en astroïden die tijdens het vermeende Late Heavy Bombardment de aarde hebben geteisterd komen eerst langs Mars voordat ze de aarde of de maan zouden bereiken. Dus al dit puin raakt Mars niet, maar aarde en maan wel? Dat vind ik niet heel logisch.”

Een andere vraag die Ten Kate bezighoudt is de oorsprong van water op aarde en Mars. “Een van de verklaringen is dat het water via meteorieten deze planeten heeft bereikt. Als inderdaad al het water uit de ruimte afkomstig is en die meteorietenregens stopten eerder dan we dachten, dan heeft het ook gevolgen voor die vraag.”

Een onderzoek op microschaal kan dus heersende zaken op planetaire en kosmische schaal overhoop halen. Maar heersende opinies en theorieën afzwakken gaat meestal niet zonder flinke discussies. Hoe controversieel zijn deze bevindingen? “Ik denk dat het meevalt”, zegt Ten Kate. “Het Late Heavy Bombardment staat al veel langer ter discussie, ook onderzoekers die zich richten op het ontstaan van de maan trekken dit in twijfel. Natuurlijk zal er discussie en kritiek zijn, maar deze onderzoekers zijn echt specialisten en de gebruikte technieken zijn breed geaccepteerd in het veld.”