InSight's stoffige zonnepaneel. NASA/JPL
De meeste werelden van ons zonnestelsel zijn bezaaid met inslagkraters. Deze getuigen van het geweld in de begintijd van de Zon, toen asteroïden, kometen en hele planeten regelmatig met elkaar in botsing kwamen en elkaar vernietigden.
Onze eigen maan is waarschijnlijk gevormd door een van deze botsingen en herbergt zelf de grootste inslag in het zonnestelsel – het Zuidpool/Aitken Basin, zo’n 2500 km breed. De uitgestrekte, vlakke noordelijke woestijnen van Mars zijn mogelijk ook gevormd tijdens een gigantische botsing, zo’n 4 miljard jaar geleden.
Het huidige zonnestelsel is veel vrediger. Maar inslagen van meteorieten zijn nog steeds een van de belangrijkste processen die het planetaire landschap op de meeste andere werelden dan de aarde vormgeven. Onze nieuwe studie van de grootste recente inslagkraters op Mars, gepubliceerd in Science, werpt nieuw licht op het inwendige van de rode planeet.
Het onderzoeken van inslagkraters kan ons veel leren – van inzicht in de samenstelling en grootte van de asteroïden of kometen die ze hebben veroorzaakt, tot het blootleggen van de eigenschappen van planeetoppervlakken en -interieurs. Het binnenste van kraters kan in feite worden gebruikt om anders ontoegankelijke ondergrondse geologie te bestuderen. De mate van kraters op een oppervlak kan ook worden gebruikt om de leeftijd ervan te schatten: hoe ouder het is, hoe meer kraters (meestal).
Eind vorig jaar detecteerde Nasa’s InSight ruimtevaartuig, dat op het oppervlak van Mars “luistert” naar seismische golven in het binnenste van de planeet, twee enorme “marsbevingen” met een tussenpoos van ongeveer 90 dagen – een van de grootste die we tot nu toe tijdens ons onderzoek hebben gezien.
Deze marsbevingen verschilden nogal van eerdere door InSight geregistreerde bevingen. Het leken bijvoorbeeld wat wij “oppervlaktegolven” noemen – dat zijn seismische golven die zich voortplanten in de buitenste lagen van de martiaanse korst (de oppervlaktelaag).
Dit soort golven is zeldzaam. Ze zijn ook bijzonder opwindend omdat ze ons in staat stellen de structuur van de zeer ongewone korst van Mars in kaart te brengen, die op het noordelijk halfrond veel platter is en op het zuidelijk halfrond dikker en bergachtiger.
Mars speurwerk
We konden zien dat de aardbevingen waarschijnlijk een ondiepe oorsprong hadden – mogelijk veroorzaakt door een enorme inslag in plaats van door processen dieper in het binnenste van de planeet. Door de seismische golven te analyseren die InSight opnam, konden we ook het epicentrum, oftewel de oorsprong van de aardbevingen, bij benadering bepalen. Omdat deze twee bevingen zo ongewoon waren, hebben we vervolgwaarnemingen gevraagd aan het ruimtevaartuig Mars Reconnaissance Orbiter, dat rond de planeet cirkelt.
De resultaten waren zeer opmerkelijk. De epicentra van beide marsbevingen bleken overeen te komen met de posities van enorme zwarte vegen op het planeetoppervlak – de ontploffingszones van nieuwe inslagkraters. Door terug te kijken naar oudere beelden met een lage resolutie kon het imagingteam de exacte data voor de vorming van de kraters vaststellen, die precies samenvielen met het tijdstip waarop de aardbevingen door InSight werden gedetecteerd.
Mars insight landingsplaats.
Doyeon Kim, Martin van Driel, Christian Böhm
De kraters zelf waren enorm – respectievelijk ongeveer 130m en 150m in diameter. De “ontploffingszones”, veroorzaakt door de schokgolven van de meteoren die de atmosfeer binnenkwamen en op het oppervlak insloegen, strekten zich uit over tientallen kilometers. Dit waren verreweg de grootste verse kraters die we ooit ergens in het zonnestelsel hadden zien ontstaan.
De grootste van de twee kraters bevond zich slechts ongeveer dertig graden ten noorden van de evenaar van Mars – naar marsmaatstaven een semi-tropische breedtegraad. Op de bodem van de krater lagen brokken ijs (van water), die het inslaande lichaam had uitgegraven toen het doorbrak in een ondergrondse bevroren laag. Dit was het dichtst bij de evenaar dat we ooit ijs hebben gezien, en betekent dat er waarschijnlijk meer water op Mars is (zij het bevroren) dan eerder werd gedacht. Dit is vooral belangrijk als de mens zich er ooit wil vestigen.
Het bleek dat de oppervlaktegolven van een van de gebeurtenissen zo sterk waren dat ze door InSight waren geregistreerd nadat ze in beide richtingen rond de planeet waren gegaan – een primeur voor de seismologie.
Door de oppervlaktegolven te analyseren, konden we ook een beeld maken van de structuur van de korst. De eerste resultaten suggereerden dat de verschillen tussen het noordelijk en het zuidelijk halfrond oppervlakkiger zouden kunnen zijn dan eerder werd aangenomen. Meer bepaald leek het erop dat sommige verschillen in de korst zich beperkten tot het gebied zeer dicht bij het oppervlak in plaats van zich dieper uit te strekken. Waarom het noordelijk en zuidelijk halfrond er zo verschillend uitzien, hoewel ze zelfs op geringe diepte sterk op elkaar lijken, blijft een beetje een mysterie.
We weten ook niet waarom deze twee kraters zo dicht bij elkaar gevormd zijn in de tijd – veel dichter bij elkaar dan willekeurige statistieken doen vermoeden. Een theorie die we onderzochten was of een asteroïde in een baan om Mars uiteenviel en dat de brokstukken in de loop van enkele maanden langzaam weer in de atmosfeer terechtkwamen, waardoor verschillende kraters ontstonden. Maar het ontbreken van andere kraters van vergelijkbare grootte of direct bewijs hiervoor maakt het moeilijk te bewijzen.
Helaas is de ontdekking van deze inslagen waarschijnlijk een van de laatste resultaten van de InSight-missie geweest. De zonnepanelen van het ruimtevaartuig zijn nu zo stoffig dat het onmogelijk wordt om de batterijen voldoende opgeladen te houden om operationeel te blijven. Hoewel we zo lang mogelijk zullen blijven luisteren, kan het zijn dat we pas na het sturen van de volgende set seismometers naar Mars enkele van deze onbeantwoorde vragen over inslaggebeurtenissen op de rode planeet kunnen onderzoeken.
De auteur ontving enige financiering voor het werk voorafgaand aan deze inspanning van het UK Space Agency.
