Dit is een van de verrassende manieren waarop Mars zijn water is kwijtgeraakt

Een korte maar hevige stofstorm op Mars joeg in augustus 2023 grote hoeveelheden waterdamp de atmosfeer in. Dat gebeurde precies op een moment waarop dat niet zou moeten gebeuren. Vervolgens ontsnapte dat water de ruimte in. De waarneming leert ons veel over hoe Mars ooit zijn oerzeeën is kwijtgeraakt.

Net als de aarde heeft Mars vier seizoenen, maar door zijn elliptische baan zijn die veel minder gelijk verdeeld. Tijdens de zuidelijke zomer staat Mars het dichtst bij de zon. De atmosfeer warmt dan op, er waaien harde winden en enorme stofstormen razen over het oppervlak. De warmte zorgt ervoor dat waterdamp hoog de atmosfeer in kan stijgen zonder onderweg te bevriezen tot ijskristallen. Eenmaal op grote hoogte wordt het water door zonlicht opgesplitst. De vrijgekomen waterstofatomen ontsnappen zo de ruimte in. Weg water.

De noordelijke zomer is het spiegelbeeld: Mars staat dan het verst van de zon en de atmosfeer is relatief rustig. Waterdamp blijft laag bij de grond en ontsnapt nauwelijks. Dat patroon was al jarenlang bekend, maar verklaarde niet helemaal hoe Mars zijn water is kwijtgeraakt.

Een stofstorm in het verkeerde seizoen

In augustus 2023, midden in de noordelijke zomer, brak er vlak bij de Antoniadi-krater een onverwacht heftige stofstorm uit. Het was de sterkste stofstorm die tijdens dit seizoen is waargenomen in bijna 25 jaar. Het stof schoot omhoog, tot op hoogten van wel dertig tot vijftig kilometer.

Wat er daarna gebeurde, konden onderzoekers stap voor stap volgen dankzij meetinstrumenten aan boord van drie ruimtesondes rond Mars: de Europese ExoMars Trace Gas Orbiter, de Emirates Mars Mission en NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter.

Het stof verwarmde delen van de atmosfeer met zo’n tien tot vijftien graden. Door die temperatuurstijging konden de ijswolkjes die waterdamp normaal tegenhouden niet meer ontstaan op hun gebruikelijke hoogte. Waterdamp steeg daardoor ongehinderd door, tot boven de veertig kilometer en soms zelfs tot tachtig kilometer hoogte.

Leestip: Van selfie tot stof: Perseverance fotografeert zijn omgeving op Mars

Enkele dagen na de storm verspreidde het hoog opgestegen water zich over een groot deel van de atmosfeer, waarna de losgeslagen waterstofatomen licht genoeg werden om aan de zwakke zwaartekracht van Mars te ontsnappen.

Zo’n week na de waterdampstijging registreerde een instrument op de Emiraatse sonde een forse toename van waterstof aan de buitenrand van de atmosfeer. De ontsnappingssnelheid lag tweeënhalf keer zo hoog als in hetzelfde seizoen een jaar eerder.

Wat betekent dit voor het grote plaatje?

Deze ene storm gaat de waterboekhouding van Mars niet fundamenteel omgooien. De ontsnappingssnelheden tijdens de zuidelijke zomerstormen liggen nog altijd veel hoger en die stormen duren bovendien veel langer. Het waterverlies door deze noordelijke zomerstorm is eerder een extraatje.

Maar de ontdekking laat wel zien dat Mars het hele jaar door water kwijt kan raken. Dat wisten we niet.

En dan wordt het pas echt interessant als je verder terugkijkt in de tijd. De helling van de rotatieas van Mars schommelt veel sterker dan die van de aarde, omdat Mars geen grote maan heeft die de boel stabiel houdt. In periodes met een steilere as waren de stormen waarschijnlijk heftiger en frequenter. Simulaties laten zien dat bij een kanteling van 35 graden (tegenover de huidige 25) de ontsnappingssnelheid van waterstof met meer dan een factor duizend kan toenemen, zelfs buiten het stofseizoen.

Dat maakt het aannemelijk dat dit soort stofgedreven waterontsnapping in het verleden veel vaker voorkwam en een grotere rol speelde dan we dachten. Elke druppel telt, zeker als je naar het globale plaatje kijkt.

Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!