De atmosfeer van Mars was ooit rijk aan zuurstof

Detectie van mangaanoxiden in de ondergrond spreekt voor primaire zuurstofstuwkracht

De atmosfeer van Mars: vandaag bestaat het voor bijna 96 procent uit CO2, zuurstof is alleen te vinden in de kleinste sporen. © NASA
voorlezen

De rode planeet veroorzaakt opnieuw verrassingen: gegevens van de NASA Mars Rover Curiosity geven aan dat de atmosfeer van Mars vroeger vrije zuurstof bevatte. De Rover heeft mangaanoxiden gedetecteerd in de ondergrond van de Rode Planeet - een verbinding die alleen wordt geproduceerd onder zuurstofrijke omstandigheden. Maar dat betekent dat Mars ooit qua aarde veel meer op de aarde leek dan nu.

De Rode Planeet was vroeger een veel meer levensvriendelijke wereld: in zijn warmere dagen waren er snelstromende rivieren, meren en misschien zelfs een grote oceaan op Mars.

In die tijd had de atmosfeer op Mars mogelijk dichterbij dan nu en misschien meer stikstof bevatten.

Nu heeft de NASA Mars-rover Curiosity bewijs ontdekt dat de vroege atmosfeer van de Rode Planeet misschien zelfs relatief zuurstofrijk was. Bewijs hiervoor wordt geleverd door chemische analyses van rotsaders in de Kimberly-regio van Gale Crater. In opnieuw gevulde scheuren in de grond detecteerde de ChemCam van Rovers mangaanoxide.

Mangaanoxide als zuurstofindicator

"De enige manier waarop mangaanoxide op aarde wordt gemaakt, is via microben of zuurstof in de atmosfeer", legt Nina Lanza van het Los Alamos National Laboratory, New Mexico uit. Daarom vormden zich geen grotere afzettingen van mangaanoxiden op aarde tot ongeveer drie miljard jaar geleden, toen de eerste fotosynthetische algen zuurstof produceerden en de atmosfeer in de atmosfeer zuurstofrijk werd. tonen

Volgens de huidige kennis zijn er echter geen microben op Mars of significante hoeveelheden luchtzuurstof. "De vroege Mars-atmosfeer en zijn omgeving worden al lang beschouwd als verminderend", zegt Lanza. "Slechts geleidelijk zou deze oorspronkelijke gasomhulling dan de huidige, enigszins oxiderende omstandigheden moeten hebben benaderd."

Marsrover Curiosity vond het mangaanoxide in de analyse van rotsmonsters, die hij met behulp van boren van de Untergreund meebracht. NASA / JPL-Caltech / MSSS

Zuurstofboost in de oertijd van Mars

De ontdekking van mangaanoxide geeft nu een ander beeld: "Deze mangaanverbindingen kunnen alleen worden gevormd als er veel water is en ook sterk oxiderende omstandigheden, " legt Lanza uit. Dit suggereert dat de atmosfeer van Mars ooit veel meer vrije zuurstof bevatte dan nu. Pas later zakte het zuurstofgehalte weer naar de waarden van vandaag.

Deze oorspronkelijke zuurstofstuwkracht van Mars wordt ondersteund door isotoopanalyses van Mars-meteorieten, waarvan de resultaten wijzen op de aanwezigheid van ozon en dus triatomische zuurstof in de gaszak van Mars. Bovendien heeft de Mars Rover Opportunity onlangs ook mangaanoxide-afzettingen ontdekt op duizenden kilometers afstand van Gale Crater.

Straling en water als zuurstofleveranciers?

Maar waar kan de zuurstof ooit vandaan komen? Blauwe algen zoals op aarde bestonden niet volgens eerdere bevindingen op de jonge Mars. Volgens de onderzoekers zou het ademgas ook abiotisch kunnen zijn: "Een mogelijkheid zou het verval van water zijn in de tijd dat Mars zijn magnetische veld verloor", zegt Lanza. Want anders dan de aarde heeft de rode planeet niet langer een planeetomspannend magnetisch veld. Overblijfselen van een eerder magnetisch schild zijn alleen te vinden in sommige regio's van het zuidelijk halfrond.

Toen het magnetische veld ongeveer 500 miljoen jaar na de vorming van Mars afnam, konden kosmische stralen doordringen tot het oppervlak van de planeet. Daar splitste de hoogenergetische, ioniserende straling watermoleculen in waterstof en zuurstof. De lichte waterstof verdampte in de ruimte als gevolg van de lagere zwaartekracht van Mars, maar de zwaardere zuurstof had volgens het scenario van de onderzoekers in de atmosfeer kunnen zijn verrijkt.

Spannend ook voor exoplaneten

"Het is moeilijk om te bewijzen of dit scenario echt zo is gebeurd", benadrukt Lanza. "Maar het is belangrijk dat we dit idee gebruiken om ons begrip van hoe planetaire atmosferen zuurstofrijk kunnen worden te verbreden." Want als het scenario zou worden bevestigd, zouden exoplaneten bijvoorbeeld dat ook kunnen doen. Zuurstofschalen hebben, zonder dit moet een teken van leven zijn.

Mars profiteerde echter niet lang van zijn meer zuurstofrijke, meer zuurstofrijke atmosfeer: vrije zuurstof reageerde met de rotsen op het oppervlak en vormde oxiden, waaronder het ijzeroxide dat verantwoordelijk is voor de roodachtige tint. maar ook de nu ontdekte mangaanoxiden. Als gevolg hiervan nam het zuurstofgehalte van de atmosfeer weer af. (Geophysical Research Letters, 2016; doi: 10.1002 / 2016GL069109)

(NASA / JPL, 29.06.2016 - NPO)