Het mysterie van het water van Mars wordt steeds groter met de nieuwste ontdekkingen op het gebied van grondwater

Onderzoek wijst uit dat het oud is Mars Het had een minimale grondwateraanvulling en verschilde aanzienlijk van de waterdynamiek op aarde, wat ons begrip van het klimaat beïnvloedde en toekomstige Mars-missies hielp.

Mars was ooit een natte wereld. Uit de geologische gegevens van de Rode Planeet blijkt dat er water over het oppervlak stroomt – van rivierdelta's tot valleien die door enorme overstromingen zijn uitgesleten.

Maar een nieuwe studie toont aan dat, ongeacht hoeveel regen er op het oude Mars viel, er weinig ervan in de watervoerende laag in de zuidelijke hooglanden van de planeet sijpelde.

Een afgestudeerde student aan de Universiteit van Texas in Austin deed de ontdekking door de grondwateraanvullingsdynamiek van een watervoerende laag te modelleren met behulp van een reeks methoden – van computermodellen tot eenvoudige berekeningen.

Mars in ware kleuren, vastgelegd door de Emirates Mars Mission in augustus 2021. Foto: Kevin M. Gill

Grondwateraanvulling op Mars

Ongeacht de complexiteit kwamen de resultaten op hetzelfde antwoord uit: gemiddeld slechts 0,03 mm grondwateraanvulling per jaar. Dit betekent dat waar in het model ook regen viel, slechts gemiddeld 0,03 millimeter per jaar in de watervoerende laag zou zijn terechtgekomen en de resterende landvormen op de planeet zou hebben voortgebracht.

Ter vergelijking: de jaarlijkse aanvulling van het grondwater voor de Trinity- en Edwards Trinity-aquifers die water aan San Antonio leveren, varieert over het algemeen van 2,5 tot 50 millimeter per jaar, of ongeveer 80 tot 1.600 maal de door de onderzoekers berekende aquifer-aanvullingssnelheid van Mars.

Er zijn verschillende mogelijke redenen voor zulke lage grondwaterstromingen, zegt hoofdauteur Eric Hiatt, een doctoraalstudent aan de Jackson School of Geosciences. Als het regende, spoelde het water mogelijk grotendeels als afvoer over het landschap van Mars. Of misschien heeft het helemaal niet veel geregend.

Implicaties voor het klimaat en de verkenning van Mars

Deze resultaten kunnen wetenschappers helpen de klimaatomstandigheden te beperken die regen op het vroege Mars kunnen veroorzaken. Ze duiden ook op een heel ander watersysteem op de Rode Planeet dan vandaag de dag op aarde bestaat.

“Het feit dat grondwater geen groot probleem is, zou kunnen betekenen dat andere dingen dat ook zijn,” zei Hiatt. “Dit zou het belang van afvoer kunnen overdrijven, of het zou kunnen betekenen dat het niet zo veel regende op Mars. Maar het is fundamenteel anders dan de manier waarop we erover nadenken.” [water] Op de grond.”

De resultaten werden gepubliceerd in het tijdschrift Ikarus. Co-auteurs van dit artikel zijn Muhammad Afzal Shadab, een promovendus aan de Jackson School, en faculteitsleden Sean Gulick, Timothy Goode en Mark Hess.

Hoofdauteur Eric Hiatt, een promovendus aan de UT Austin Jackson School of Geosciences, met een Mars-bol. Krediet: Universiteit van Texas aan de Austin/Jackson School of Geosciences

De modellen die in het onderzoek zijn gebruikt, werken door de grondwaterstroming te simuleren in een “steady-state” omgeving waar de waterinstroom in de watervoerende laag en de uitstroom in evenwicht zijn. Vervolgens varieerden de wetenschappers de factoren die de stroming beïnvloedden – bijvoorbeeld waar de neerslag viel of de gemiddelde porositeit van de rotsen – en observeerden welke andere variabelen zouden moeten veranderen om de stabiele toestand te behouden en hoe plausibel die ladingen waren.

Terwijl andere onderzoekers met vergelijkbare technieken de grondwaterstroming op Mars hebben gesimuleerd, is dit model het eerste dat de invloed van oceanen omvat die meer dan drie miljard jaar geleden op Mars bestonden in de Hellas-, Argyri- en Borealis-bekkens.

De studie omvat ook recente topografische gegevens verzameld via satelliet. Hiatt zei dat moderne landschappen nog steeds een van de oudste en meest invloedrijke topografische kenmerken op aarde behouden: het extreme hoogteverschil tussen het noordelijk halfrond – de laaglanden – en het zuidelijk halfrond – de hooglanden – bekend als de Grote Kloof. Deze verdeling vertoont tekenen van grondwaterstijging uit het verleden, toen het grondwater uit de watervoerende laag naar de oppervlakte steeg. Onderzoekers hebben geologische markeringen van eerdere opwellingsgebeurtenissen gebruikt om de resultaten van verschillende modellen te evalueren.

Via verschillende modellen vonden de onderzoekers een gemiddelde grondwateraanvullingssnelheid van 0,03 millimeter per jaar, wat nauw aansluit bij wat bekend is uit de geologische gegevens.

De zoektocht beperkt zich niet alleen tot het begrijpen van het verleden van de Rode Planeet. Het heeft ook gevolgen voor de toekomstige verkenning van Mars. Het begrijpen van de grondwaterstroming kan helpen bepalen waar we vandaag water kunnen vinden, zei Hiatt. Of je nu zoekt naar tekenen van oud leven, menselijke ontdekkingsreizigers probeert te ondersteunen of raketbrandstof maakt om naar de aarde terug te keren, het is essentieel om te weten waar water zich waarschijnlijk zal bevinden.

Referentie: “Beperkte aanvulling van de Aquifer van de Zuidelijke Hooglanden op Vroege Mars” door Eric Hiatt, Muhammad Afzal Shadab, Sean P. S. Gulick, Timothy A. Judas en Mark A. Hessen, 9 september 2023, Ikarus.
doi: 10.1016/j.icarus.2023.115774

Het onderzoek werd gefinancierd door NASAen het Geophysics Institute van de Universiteit van Texas en het UT Center for Planetary Habitation.