Mars — de rode planeet: kenmerken, geologie en verkenning

Mars is een aardse planeet en bestaat uit rotsen. De grond is er rood door ijzeroxide (roest) in de rotsen en het stof. De atmosfeer van de planeet is zeer dun. Hij bestaat voornamelijk uit kooldioxide met wat argon en stikstof en kleine hoeveelheden andere gassen, waaronder zuurstof. De temperaturen op Mars zijn kouder dan op aarde, omdat Mars verder van de zon afstaat en minder lucht heeft om de warmte binnen te houden. Er is waterijs en bevroren kooldioxide aan de noord- en zuidpool. Mars heeft nu geen vloeibaar water op het oppervlak, maar tekenen van run-off op het oppervlak werden waarschijnlijk veroorzaakt door water.

De gemiddelde dikte van de aardkorst is ongeveer 50 km, met een maximale dikte van 125 km.

Mars heeft twee kleine manen, Phobos en Deimos genaamd.

De oorsprong van de manen van Mars is onbekend en omstreden. Eén theorie is dat de manen ingevangen asteroïden zijn. De bijna cirkelvormige banen van de manen en de lage inclinatie ten opzichte van de evenaar van Mars zijn echter niet in overeenstemming met de vangsthypothese.

Schattingen van de massa die wordt uitgestoten door een grote inslag ter grootte van Borealis lopen uiteen. Simulaties suggereren dat een lichaam van ongeveer 0,02 van de massa van Mars (~0,002 aardmassa) een aanzienlijke puinschijf kan produceren in een baan om Mars. Veel van het materiaal zou dicht bij Mars blijven. Er zijn verschillende andere grote inslagbekkens op Mars die ook genoeg puin kunnen hebben uitgestoten om de manen te vormen.

Gebrek aan magnetisch veld

Mars heeft geen globaal magnetisch veld. Desondanks blijkt uit waarnemingen dat delen van de planeetkorst gemagnetiseerd zijn. Dit suggereert dat er in het verleden polariteitsomkeringen hebben plaatsgevonden. Dit paleomagnetisme is vergelijkbaar met de magnetische strepen op de oceaanbodem van de aarde. Eén theorie is dat deze banden wijzen op platentektonische activiteit op Mars vier miljard jaar geleden, voordat de planetaire dynamo ophield met werken en het magnetische veld van de planeet vervaagde.

Rotatie

Een dag op Mars heet een sol, en is iets langer dan een dag op aarde. Mars draait in 24 uur en 37 minuten. Het draait om een gekantelde as, net als de Aarde, dus het heeft vier verschillende seizoenen. Van alle planeten in het zonnestelsel lijken de seizoenen van Mars het meest op die van de Aarde, vanwege de vergelijkbare askanteling. De lengte van de Marsseizoenen is bijna tweemaal die van de Aardse, omdat de grotere afstand van Mars tot de Zon ertoe leidt dat het Martiaanse jaar bijna twee Aardse jaren duurt.

De temperatuur aan het aardoppervlak varieert van een dieptepunt van ongeveer -143 °C (-225 °F) (op de poolkappen in de winter) tot een hoogtepunt van 35 °C (95 °F) (in de equatoriale zomer). De grote temperatuurverschillen zijn vooral te wijten aan de dunne atmosfeer, die niet veel zonnewarmte kan opslaan. De planeet staat ook 1,52 keer zo ver van de zon als de aarde, waardoor hij slechts 43% van de hoeveelheid zonlicht ontvangt.

Water

Volgens een rapport uit 2015 zijn de donkere strepen op Mars aangetast door water.

Vloeibaar water kan niet bestaan op het oppervlak van Mars vanwege de lage atmosferische druk (er is niet genoeg lucht om het vast te houden), behalve op de laagste hoogten voor korte perioden. De twee poolkappen lijken grotendeels uit bevroren water te bestaan. De hoeveelheid ijs in de zuidelijke ijskap zou, indien gesmolten, genoeg zijn om het hele aardoppervlak 11 meter diep te bedekken. Een permafrostmantel strekt zich uit van de pool tot breedtegraden van ongeveer 60°.

Geologisch bewijs verzameld door onbemande missies suggereert dat Mars ooit veel vloeibaar water op zijn oppervlak had. In 2005 hebben radargegevens de aanwezigheid van grote hoeveelheden waterijs aan de polen en op de middelste breedtegraden aangetoond. De Marsrover Spirit heeft in maart 2007 monsters genomen van chemische verbindingen die watermoleculen bevatten. De Phoenix-lander heeft in juli 2008 waterijs gevonden in de ondiepe Marsbodem. De landvormen op Mars wijzen er sterk op dat er ooit vloeibaar water op het oppervlak van de planeet is geweest. Enorme stukken grond zijn afgeschraapt en geërodeerd.

Poolkappen

Mars heeft twee permanente poolkappen. Tijdens de winter van een pool ligt deze in continue duisternis, waardoor het oppervlak afkoelt en 25-30% van de atmosfeer wordt afgezet in plakken CO ₂ijs (droog ijs). Wanneer de polen weer worden blootgesteld aan zonlicht, sublimeert (verandert in damp) het bevroren CO₂ , waardoor enorme winden ontstaan die wel 400 km/u van de polen afblazen. Elk seizoen verplaatst dit grote hoeveelheden stof en waterdamp, waardoor aardse vorst en grote cirruswolken en stofstormen ontstaan. Wolken van waterijs werden in 2004 gefotografeerd door de rover Opportunity.

De poolkappen op beide polen bestaan voornamelijk uit waterijs.

Sfeer

Mars heeft een zeer dunne atmosfeer met nauwelijks zuurstof (het is vooral kooldioxide). Omdat er een atmosfeer is, hoe dun die ook is, verandert de hemel wel van kleur als de zon opkomt en ondergaat. Het stof in de Marsatmosfeer maakt de zonsondergang op Mars enigszins blauw. De atmosfeer van Mars is te dun om Mars te beschermen tegen meteoren, wat mede de reden is waarom Mars zoveel kraters heeft.

Meteorietkraters

Na de vorming van de planeten hebben ze allemaal het "Late Zware Bombardement" meegemaakt. Ongeveer 60% van het oppervlak van Mars vertoont sporen van inslagen uit dat tijdperk. Een groot deel van het resterende oppervlak ligt waarschijnlijk over de immense inslagbekkens die door die gebeurtenissen zijn veroorzaakt. Er zijn aanwijzingen voor een enorm inslagbekken op het noordelijk halfrond van Mars van 10.600 bij 8.500 km (6.600 bij 5.300 mi), of ongeveer vier keer zo groot als het grootste tot nu toe bekende inslagbekken. Dit wijst erop dat Mars ongeveer vier miljard jaar geleden is getroffen door een lichaam ter grootte van Pluto. Deze gebeurtenis zou de oorzaak zijn van het verschil tussen de hemisferen van Mars. Zij maakte het gladde Borealis-bekken dat 40% van de planeet bedekt.

Sommige meteorieten raakten Mars met zoveel kracht dat enkele stukken de ruimte in vlogen - zelfs naar de Aarde! Op Aarde worden soms rotsen gevonden met chemicaliën die precies lijken op die in Mars-rotsen. Deze stenen zien er ook uit alsof ze heel snel door de atmosfeer zijn gevallen, dus is het redelijk om te denken dat ze van Mars komen.

Recente hits

Ruimtevaartuig Insight heeft seismische golven gedetecteerd van de grootste meteorietinslagen die ooit op Mars zijn waargenomen.

Aardrijkskunde

Op Mars bevindt zich de hoogste bekende berg in het zonnestelsel, Olympus Mons. Olympus Mons is ongeveer 27 kilometer hoog. Dit is meer dan drie keer de hoogte van de hoogste berg op aarde, de Mount Everest. Hier bevindt zich ook Valles Marineris, de op twee na grootste kloof (canyon) in het zonnestelsel, met een lengte van 4000 km.

Onze gegevens over het kijken naar en registreren van Mars beginnen bij de oude Egyptische astronomen in het 2e millennium voor Christus.

Gedetailleerde waarnemingen van de locatie van Mars werden gedaan door Babylonische astronomen die methoden ontwikkelden om met behulp van wiskunde de toekomstige positie van de planeet te voorspellen. De oude Griekse filosofen en astronomen ontwikkelden een model van het zonnestelsel met de aarde in het centrum ('geocentrisch'), in plaats van de zon. Zij gebruikten dit model om de bewegingen van de planeet te verklaren. Vedische en islamitische astronomen schatten de grootte van Mars en zijn afstand tot de Aarde. Soortgelijke werkzaamheden werden verricht door Chinese astronomen.

In de 16e eeuw stelde Nicolaas Copernicus een model voor het zonnestelsel voor waarin de planeten cirkelvormige banen om de zon volgen. Dit "heliocentrische" model was het begin van de moderne astronomie. Het werd herzien door Johannes Kepler, die een elliptische baan voor Mars voorstelde die beter past bij de gegevens van onze waarnemingen.

De eerste waarnemingen van Mars met een telescoop werden gedaan door Galileo Galilei in 1610. Binnen een eeuw ontdekten astronomen duidelijke albedo-kenmerken (veranderingen in helderheid) op de planeet, waaronder de donkere vlek en de poolkappen. Zij konden de dag (rotatieperiode) en axiale kanteling van de planeet vaststellen.

Dankzij betere telescopen die aan het begin van de 19e eeuw werden ontwikkeld, konden permanente albedo-kenmerken van Mars gedetailleerd in kaart worden gebracht. De eerste ruwe kaart van Mars werd gepubliceerd in 1840, gevolgd door betere kaarten vanaf 1877. Astronomen dachten ten onrechte dat zij het spectroscopische teken van water in de Marsatmosfeer hadden ontdekt, en het idee van leven op Mars werd populair bij het publiek.

Sinds de jaren 1870 zijn gele wolken op Mars waargenomen, die bestonden uit door de wind opgewaaid zand of stof. In de jaren 1920 werd het temperatuurbereik van het Marsoppervlak gemeten; het varieerde van -85 tot 7^o C. De planeetatmosfeer bleek dor te zijn met slechts sporen van zuurstof en water. In 1947 toonde Gerard Kuiper aan dat de ijle Marsatmosfeer veel kooldioxide bevatte; ruwweg het dubbele van de hoeveelheid die in de aardatmosfeer wordt aangetroffen. In 1960 stelde de Internationale Astronomische Unie de eerste standaardbenaming van de oppervlaktekenmerken van Mars vast.

Sinds de jaren zestig van de vorige eeuw zijn verschillende robotachtige ruimtevaartuigen en rovers gestuurd om Mars vanuit een baan om de aarde en het oppervlak te verkennen. De planeet is geobserveerd door grond- en ruimte-instrumenten over een groot deel van het elektromagnetische spectrum (zichtbaar licht, infrarood en andere). De ontdekking van meteorieten op aarde die van Mars afkomstig zijn, heeft laboratoriumonderzoek van de chemische omstandigheden op de planeet mogelijk gemaakt.

Martiaanse "kanalen

Tijdens de oppositie van 1877 gebruikte de Italiaanse astronoom Giovanni Schiaparelli in Milaan een telescoop van 22 cm om de eerste gedetailleerde kaart van Mars te maken. Wat de aandacht trok was dat de kaarten kenmerken vertoonden die hij canali noemde. Deze bleken later een optische illusie te zijn (niet echt). Deze canali waren zogenaamd lange rechte lijnen op het oppervlak van Mars waaraan hij namen gaf van beroemde rivieren op aarde. Zijn term canali werd in het Engels vaak verkeerd vertaald als kanalen, en men dacht dat ze door intelligente wezens waren gemaakt.

Andere astronomen dachten de kanalen ook te kunnen zien, met name de Amerikaanse astronoom Percival Lowell die kaarten tekende van een kunstmatig netwerk van kanalen op Mars.

Hoewel deze resultaten algemeen werden aanvaard, werden ze betwist. De Griekse astronoom Eugène M. Antoniadi en de Engelse natuuronderzoeker Alfred Russel Wallace waren ertegen; Wallace was zeer uitgesproken. Naarmate grotere en betere telescopen werden gebruikt, werden minder lange, rechte canali waargenomen. Tijdens een waarneming in 1909 door Flammarion met een telescoop van 84 cm (33 in) werden onregelmatige patronen waargenomen, maar geen canali gezien.

Omdat Mars een van de dichtstbijzijnde planeten van het zonnestelsel is, hebben velen zich afgevraagd of er leven op Mars is. Vandaag weten we dat het soort leven, indien aanwezig, een eenvoudig bacterie-achtig organisme zou zijn.

Meteorieten

NASA houdt een catalogus bij van 34 Marsmeteorieten, dat wil zeggen meteorieten die oorspronkelijk van Mars afkomstig zijn. Deze bezittingen zijn zeer waardevol omdat het de enige beschikbare fysieke monsters van Mars zijn.

Studies van NASA's Johnson Space Center tonen aan dat ten minste drie van de meteorieten mogelijk bewijs bevatten van vroeger leven op Mars, in de vorm van microscopische structuren die lijken op gefossiliseerde bacteriën (zogenaamde biomorfen). Hoewel het verzamelde wetenschappelijke bewijs betrouwbaar is, en de gesteenten correct zijn beschreven, is niet duidelijk waardoor de gesteenten er zo uitzien. Tot op heden zijn wetenschappers het er nog niet over eens of het echt bewijs is van eenvoudig leven op Mars.

In de afgelopen decennia zijn wetenschappers het erover eens geworden dat bij gebruik van op aarde gevonden meteorieten van andere planeten (of naar de aarde teruggebrachte gesteenten) verschillende dingen nodig zijn om zeker te zijn van leven. Die dingen omvatten:

1. Kwam het gesteente van de juiste tijd en plaats op de planeet voor het bestaan van leven?
2. Bevat het monster sporen van bacteriecellen (vertoont het een soort fossielen, ook al zijn ze heel klein)?
3. Zijn er aanwijzingen voor biomineralen? (mineralen meestal veroorzaakt door levende wezens)
4. Zijn er aanwijzingen voor isotopen die typisch zijn voor leven?
5. Zijn de kenmerken onderdeel van de meteoriet, en geen verontreiniging vanaf de aarde?

Om overeenstemming te bereiken over het leven in een geologisch monster, moet aan de meeste of alle van deze dingen worden voldaan. Dit is nog niet gebeurd, maar het onderzoek is nog gaande. De biomorfen die in de drie Martiaanse meteorieten zijn gevonden, worden momenteel opnieuw onderzocht.

Het belang van water

Vloeibaar water is noodzakelijk voor leven en metabolisme, dus als er water aanwezig was op Mars, is de kans op de ontwikkeling van leven groter. De Viking-banen vonden op veel plaatsen bewijzen van mogelijke rivierdalen, erosie en, op het zuidelijk halfrond, vertakte stromen. Sindsdien hebben rovers en orbiters ook goed gekeken en uiteindelijk bewezen dat er ooit water aan de oppervlakte was, en nog steeds wordt gevonden als ijs in de poolkappen en onder de grond.

Vandaag

Tot nu toe hebben wetenschappers geen levend of uitgestorven leven op Mars gevonden. Verschillende ruimtesondes zijn naar Mars gegaan om het te bestuderen. Sommige zijn in een baan om de planeet gegaan en andere zijn erop geland. Er zijn foto's van het oppervlak van Mars die door de sondes naar de aarde zijn teruggestuurd. Sommige mensen willen astronauten naar Mars sturen. Zij zouden beter kunnen zoeken, maar astronauten daarheen sturen zou moeilijk en duur zijn. De astronauten zouden vele jaren in de ruimte zijn, en het zou erg gevaarlijk kunnen zijn vanwege de straling van de zon. Tot nu toe hebben we alleen onbemande sondes gestuurd.

De meest recente sonde naar de planeet is het Mars Science Laboratory. Die landde op 6 augustus 2012 op Aeolis Palus in de Gale-krater op Mars. Hij bracht een mobiele verkenner mee, 'Curiosity' genaamd. Het is de meest geavanceerde ruimtesonde ooit. Curiosity heeft Marsgrond opgegraven en bestudeerd in zijn laboratorium. Hij heeft zwavel, chloor en watermoleculen gevonden.

Populaire cultuur

Over dit idee zijn enkele beroemde verhalen geschreven. De schrijvers gebruikten de naam "marsmannetjes" voor intelligente wezens van Mars. In 1898 schreef H.G. Wells The War of the Worlds, een beroemde roman over marsmannetjes die de aarde aanvallen. In 1938 zond Orson Welles een radioversie van dit verhaal uit in de Verenigde Staten, en veel mensen dachten dat het echt gebeurde en waren erg bang. Vanaf 1912 schreef Edgar Rice Burroughs verschillende romans over avonturen op Mars.