IJs op de noordpool van de maan en veel ijs op Mars

(Dit bericht werd oorspronkelijk gepubliceerd op de In het diepe blog op Vkblog op 3 maart 2010)


Lang hebben wetenschappers gezocht naar waterijs op de Maan en Mars. Lange tijd waren er grote twijfels of we het wel zouden vinden. Misschien in donkere kraters op de polen van de Maan. Misschien diep onder het oppervlak van Mars. Over de jaren hebben vele missies onderzoek gedaan naar beide hemellichamen. De Indiase Chandrayaan-1 en de LCROSS missie van de NASA toonden het bestaan van water op de polen van de Maan aan. Bij Mars waren het onder andere de Mars Odyssey, de Europese Mars Express, de Mars Phoenix lander en de Mars Reconnaissance Orbiter die ons wezen op waterijs op Mars.

Waterijs op de noordpool van de Maan
Deze week kwam er weer nieuws op dit gebied. Het mini-SAR radarinstrument van NASA dat op de Indiase maansonde Chandrayaan-1 meevloog heeft 40 kraters op de noordpool van de Maan geïdentificeerd waar waterijs waarschijnlijk voorkomt. Dat wil zeggen dat de karakteristieken van de radarreflecties van die kraters erg lijken op die van ijs. Het gaat om kraters van 2 tot 15 kilometer groot en de hoeveelheid waterijs daarin wordt geschat op 600 miljoen ton.

"Het beeld dat we van meerdere metingen en instrumenten op maanmissies nu krijgen, lijkt erop te wijzen dat er vorming, migratie, afzetting en behoud van water plaats vindt op de Maan", zegt Paul Spudis, hoofdonderzoeker van het Mini-SAR instrument. "Deze nieuwe ontdekkingen laten zien dat de Maan een nog interessanter wetenschappelijk onderwerp is dan we hiervoor hadden gedacht".


Een kaart van de noordpool van de Maan in radar, om precies te zijn de Circular Polarization Ratio. Rood omcirkelde kraters zijn verse kraters die reflecteren op zowel de binnenkant als de buitenkant van de kraterrand. De groen omcirkelde kraters hebben afwijkende radarkarakteristieken die lijken te wijzen op waterijs. Zij reflecteren alleen binnen de kraterrand. De buitenkant wordt belicht door de zon, dus waterijs zal daar snel sublimeren (sublimatie: fase verandering van vaste stof naar gas).

Van het LCROSS team, dat vorig jaar oktober een rakettrap op de Maan liet inslaan, kwam ook nieuwe informatie met betrekking tot de stoffen die LCROSS detecteerde in de pluim van de inslag. Het team was de afgelopen maanden vooral bezig te checken en dubbelchecken dat de stoffen die zij meenden te vinden niet een andere bron zouden kunnen hebben. Deze week worden maar liefst zes wetenschappelijke artikelen gepubliceerd over de bevindingen.

Onder andere vond LCROSS moleculaire waterstof en kwik. Dat van waterstof (H2) was verrassend, want dat is bij de lage temperaturen (-233 graden) niet stabiel. Op de een of andere wijze is de waterstof gevangen in het ijs. De aanwezigheid van zwaveldioxide, methaan, ammonia, methanol, kooldioxide, natrium en kalium wordt nog geverifieerd.

Die gevonden samenstelling komt overeen wat verwacht kan worden bij de inslag van een komeet en ook met de stoffen die de Deep Space 1 sonde vond. De mineralogie die werd gedetecteerd met het M Cubed instrument van LCROSS komt overeen met dat van chondriet asteroïden.

Grote ijsmassa's onder het oppervlak van Mars
Dat er waterijs op Mars was, dat is de afgelopen jaren al duidelijk geworden. Maar hoeveel en waar? Een instrument van de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), de Shallow Subsurface Radar (SHARAD), heeft het in kaart gebracht.


Waterijs (blauw) onder het oppervlak van de regio Deuteronilus Mensae. Het gebied is ongeveer zo groot als Californië. MRO heeft dit gebied intensief in kaart gebracht met 250 radarwaarnemingen.

Waterijs blijkt zich op regionen op gemiddelde breedtegraden (tussen de polen en de evenaar in dus) in grote volumes's onder oppervlak te begeven. Er zijn ijsvoorraden die zich voor honderden kilometers uitstrekken.

En de radar detecteert ijs onder het oppervlak op vele plaatsen op Mars. Het SHARAD instrument, dat geleverd is door de Italiaanse ruimtevaartorganisatie ISA, heeft inmiddels verborgen gletsjers en kloven gevonden die gevuld zijn met ijs. Het wetenschappelijk team heeft ontdekt dat ijs vooral te vinden is bij afgronden en in dalen of kraters. Het team begint te begrijpen hoe ijsafzettingen zijn ontstaan en hoe ze zijn achtergelaten als overblijfselen, toen de plaatselijke ijslagen zich terugtrokken.

"Onze hypothese is dat het hele gebied was bedolven onder een ijslaag toen er op Mars een ander klimaat heerste. En toen werd het klimaat droger.", legt Jeffrey Plaut van NASA's Jet Propulsion Laboratory uit. "De huidige ijsafzettingen bleven achter waar er een laag puin op lag dat het ijs beschermde tegen sublimatie tegen de atmosfeer".

Bij JPL zijn ze al aan het nadenken over missies die gaan graven naar (of boren in) die ijslaag. Want wat er in dat ijs zit kan buitengewoon interessant zijn: aanwijzingen over het vroegere klimaat, de samenstelling van de atmosfeer en wie weet microorganismen.


Waterijs op de Maan en op Mars is ook zeer interessant voor toekomstige bemande missies. Water kan omgezet worden tot brandstof en gezuiverd worden tot drinkwater. Het is handig te weten als je voor de reis terug minder hoeft mee te nemen. Dat scheelt lanceergewicht en maakt een Mars-missie (iets) goedkoper en wellicht iets waarschijnlijker.

Missies rond Mars
Over ijs op Mars gesproken: de Mars Phoenix heeft na de winter op de noordpool van Mars nog altijd niets van zich laten horen. Dat was ook niet echt verwacht. De lander heeft waarschijnlijk in de ijslaag gestaan van de groeiende en slinkende poolkap. Op de gok dat hij alsnog een teken van leven geeft zou ik niet te veel geld inzetten.

En om het lijstje actieve of bijna actieve Mars-landers nog even af te maken: de Mars-rover Spirit staat inmiddels stil in zijn "valkuil" Troy, na eerder met zijn zonnepanelen een beetje bijgedraaid te zijn richting de Zon. Echt ideaal op de Zon gericht staat Spirit echter niet. Dus het is bepaald niet zeker of Spirit de winter overleeft. Rond maart-april moet Spirit definitief in winterslaap gaan. Pas in mei-juni weten we of Spirit nog tot wetenschap of zelfs rondrijden in staat is.





De andere rover Opportunity is nog bezig met zijn onderzoek aan de krater Concepción. Deze krater, die ruim voor de aardbeving zijn naam kreeg, is de meest "verse" krater die de rovers onderzocht hebben: hij zou "slechts" duizenden jaren oud zijn.


De krater Concepción: een vrij jonge krater (geologisch gezien) met een doorsnede van pakweg 10 meter. De krater wordt jong ingeschat omdat de ejecta rond de krater nog zichtbaar zijn. Bij oudere kraters zijn die onder stof en door wind uitgewist.

Bronnen: Universe Today (Artikel water op noordpool Maan), Universe Today (artikel water op Mars), NASA.