Resultaten van een verbeterde radar techniek hebben aangetoond dat de suboppervlakte observaties van Mars zijn verbeterd. De Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) heeft een mysterieuze functie onder duizenden voeten ijs op de Zuidpool van de Rode Planeet opnieuw in kaart gebracht, wat nieuwe vragen oproept.
In een recent onderzoek concluderen wetenschappers op basis van gegevens verkregen met een innovatieve radar techniek dat een gebied op Mars waarvan werd gedacht dat het een ondergronds meer was, waarschijnlijk meer een laag van steen en stof is.
De ontdekking van het vermoedelijke meer in 2018 leidde tot een golf van wetenschappelijk onderzoek, aangezien water nauw verbonden is met leven in het zonnestelsel. Hoewel de laatste bevindingen aangeven dat deze functie geen meer is onder het Martiaanse oppervlak, suggereert het wel dat dezelfde radar techniek kan worden gebruikt om naar ondergrondse hulpbronnen elders op Mars te zoeken, wat de toekomstige verkenners zou ondersteunen.
Het artikel, gepubliceerd in Geophysical Research Letters op 17 november, werd geleid door twee wetenschappers van de Shallow Radar (SHARAD) instrument van MRO, Gareth Morgan en Than Putzig, die respectievelijk werkzaam zijn bij het Planetary Science Institute in Tucson, Arizona, en Lakewood, Colorado.
De observaties werden gedaan door de MRO met een speciale manoeuvre waarin het ruimtevaartuig 120 graden werd gedraaid. Dit versterkt de kracht van SHARAD, waardoor het radarsignaal dieper kan doordringen en een helderder beeld van de ondergrond kan leveren. Deze “erg grote draaien” zijn zo effectief gebleken dat wetenschappers enthousiast zijn om ze te gebruiken op eerder geobserveerde locaties waar begraven ijs kan bestaan.
Morgan, Putzig en andere teamleden van SHARAD hadden meerdere onsuccesvolle pogingen gedaan om het gebied te observeren waarvan werd vermoed dat het een begraven meer huisvestte. Daarna hebben de wetenschappers samengewerkt met het operationele team van het ruimtevaartuig bij het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Zuid-Californië om de mogelijkheid voor een erg grote draaitechniek te ontwikkelen.
De radarantenne bevindt zich aan de achterkant van de MRO, waardoor het lichaam van de orbiter de kijk obstructeert en de gevoeligheid van het instrument verzwakt. Na aanzienlijk werk hebben ingenieurs bij JPL en Lockheed Martin Space in Littleton, Colorado, commando’s ontwikkeld voor een 120-graden draai — een techniek die zorgvuldige planning vereist om het ruimtevaartuig veilig te houden — om meer van SHARAD’s signaal naar het oppervlak te leiden.
Op 26 mei voerde SHARAD zijn erg grote draai uit om eindelijk het signaal in het doelgebied op te vangen, dat ongeveer 12,5 mijl (20 kilometer) groot is en begraven ligt onder een dikke plaat waterijs van bijna 1 mijl (1.500 meter).
Wanneer een radarsignaal weerkaatst van ondergrondse lagen, hangt de sterkte van de reflectie af van wat de ondergrond bestaat. De meeste materialen laten het signaal door of absorberen het, waardoor de terugkeer vaag blijft. Vloeibaar water is bijzonder omdat het een zeer reflecterende oppervlakte produceert, waardoor een zeer sterk signaal terugkomt.
Een soortgelijk signaal werd in 2018 opgemerkt door een team dat werkte met het Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding (MARSIS) instrument aan boord van de ESA Mars Express orbiter. Wetenschappers hebben gesuggereerd dat, om te verklaren hoe een dergelijk waterlichaam vloeibaar kan blijven onder al dat ijs, het een zoute locatie kan zijn, omdat een hoog zoutgehalte de vries temperatuur van water kan verlagen.
“We observeren dit gebied al bijna 20 jaar met SHARAD zonder iets van die diepten te zien,” zei Putzig. Maar zodra MRO een erg grote draai over het exacte gebied bereikte, kon het team veel dieper kijken. En in plaats van het heldere signaal dat MARSIS ontving, detecteerde SHARAD een vaag signaal. Een andere observatie met een erg grote draai van een aangrenzend gebied detecteerde helemaal geen signaal, wat suggereert dat iets unieks een vreemd radarsignaal op de exacte plek veroorzaakt waar MARSIS een signaal zag.
“De meerhypothese genereerde veel creatieve werkzaamheden, wat precies is wat spannende wetenschappelijke ontdekkingen zouden moeten doen,” zei Morgan. “En hoewel deze nieuwe gegevens de discussie niet zullen beëindigen, maakt het het zeer moeilijk om het idee van een vloeibaar watermeer te ondersteunen.”
Alternatieve verklaringen omvatten het feit dat de Zuidpool van Mars een ijskap heeft bovenop zwaar gekratert terrein, en de meeste radarbeelden van het gebied onder het ijs tonen veel pieken en valleien. Morgan en Putzig zeiden dat het mogelijk is dat het heldere signaal dat MARSIS hier heeft gedetecteerd misschien gewoon een zeldzaam glad gebied is — bijvoorbeeld een oude lavastroom.
Beide wetenschappers zijn enthousiast om de erg grote draaitechniek te gebruiken om andere wetenschappelijk interessante gebieden op Mars opnieuw te onderzoeken. Een dergelijke plaats is Medusae Fossae, een uitgebreide geologische formatie op de evenaar van Mars die weinig radarbeelden oplevert. Terwijl sommige wetenschappers hebben gesuggereerd dat het bestaat uit lagen van vulkanische as, hebben anderen gesuggereerd dat de lagen misschien hopen ijs diep binnenin bevatten.
“Als het ijs is, betekent dat dat er veel waterbronnen in de buurt van de Martiaanse evenaar zijn, waar je mensen zou willen sturen,” zei Putzig. “Omdat de evenaar meer zonlicht krijgt, is het warmer en ideaal voor astronauten om te leven en te werken.”
Nasa’s Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië beheert MRO voor het Science Mission Directorate van de NASA in Washington als onderdeel van het Mars Verkenningsprogramma van NASA. Lockheed Martin Space in Denver bouwde MRO en ondersteunt de operaties.
