Hoe witte rotsen in Jezero aantonen dat Mars ooit warm, nat en mogelijk leefbaar was

Nieuwe analyses van opvallend lichte gesteenten die de rover Perseverance in het kraterbekken Jezero aantrof, veranderen ons beeld van het oude klimaat op Mars. De stukken bevatten grote hoeveelheden kaolinite, een aluminiumrijke kleisoort die op aarde meestal ontstaat in warme, vochtige omstandigheden. Deze vondst wijst erop dat delen van Mars meer dan drie miljard jaar geleden een actief, mogelijk tropisch hydrologisch systeem hadden.

Een onverwachte ontdekking in Jezero

Perseverance onderzoekt sinds 2021 het 45 km brede Jezero, een oud meerbekken ten westen van de regio Syrtis Major. Terwijl het oppervlak in de buurt van het kratercomplex doorgaans roodkleurig is, stuitten onderzoekers op helderwitte 'float rocks' die sterk contrasteren met de omgeving. Spectroscopische metingen van SuperCam en Mastcam-Z wezen uit dat deze fragmenten rijk zijn aan kaolinite: een argillisch mineraal met een hoog gehalte aan aluminium (Al2O3 > 30%).

De aanwezigheid van kaolinite is belangrijk omdat het op aarde vrijwel uitsluitend ontstaat door krachtige chemische verwering in natte, vaak tropische omgevingen. Het proces vereist langdurig contact met vloeibaar water dat veel elementen uit het gesteente wegspoelt, waaronder ijzer en magnesium. De specifieke infrarode absorpties die Perseverance detecteerde, bevestigen de hydroxylgroepen gebonden aan aluminium, karakteristiek voor kaolinite.

Briony Horgan, planétoloog aan Purdue University en wetenschappelijk verantwoordelijke voor delen van de missie, verklaarde: “Deze rotsen vragen veel water om te ontstaan. Dat suggereert een klimaat dat radicaal verschilde van wat we vandaag zien.”

Hoe de rotsen gevormd kunnen zijn

Chemische profielen van de witte gesteenten tonen overeenkomsten met oude bodems op aarde. Vergelijkingen met een eocaans paläosol bij San Diego (ongeveer 55 Ma) en een paläoproterozoïsch paläosol bij Hekpoort in Zuid-Afrika (ongeveer 2,2 Ga) laten opvallende parallellen zien, zowel in infraroodspectra als in samenstelling. In de martiaanse sample genaamd Chignik werd bijvoorbeeld gehalte aan TiO2 tot 1,4% gemeten, wat lijkt op concentratiepatronen die op aarde ontstaan bij intensief uitspoelen onder regenachtige omstandigheden.

Belangrijke geochemische aanwijzingen — zoals een laag totaal ijzergehalte (FeOT < 1%) — ondersteunen het idee van diepgaand wasproces door oppervlaktewater. Hydrothermale processen kunnen ook kaolinite produceren, maar die laten doorgaans een ander chemisch signatuur na, met hogere alkaliegehaltes en andere verhoudingen van elementen.

Herkomst en transport: meerdere scenario’s

Hoewel de mineralogie duidelijk is, blijft de oorsprong van de verspreide fragmenten onzeker. Er zijn geen zichtbare, samenhangende afzettingen van kaolinite direct onder de rover waargenomen. Dat wijst erop dat de witte blokken mogelijk elders gevormd en later naar hun huidige locatie gebracht zijn.

• Een voor de hand liggend scenario is transport per stroom — oude rivieren die het voormalige Jezero-meer voedden, zoals de Neretva Vallis, konden kaolinitische materialen van hogere gebieden aanvoeren.
• Een alternatieve verklaring is impacttransport: een inslag elders in de omgeving kan materiaal over grote afstanden hebben geëjecteerd en verspreid.

Observaties van de orbiter-instrumenten, waaronder CRISM aan boord van Mars Reconnaissance Orbiter, hebben meerdere mogelijke kaolinite-rijke zones opgespoord. Sommige van deze afzettingen liggen in het zuidwesten van het kratergebied, binnen enkele kilometers van Perseverance’ route, terwijl andere spreidingen gevonden zijn op afstandelijke buttes zoals in Nili Planum.

Wat dit betekent voor Mars’ watergeschiedenis

Kaolinite is een watervang — het slaat zowel structureel hydroxylwater als geadsorbeerd mineraalwater op, dat niet eenvoudig weer vrijkomt zonder sterke verhitting. Sommige monsters tonen een hydratatieband rond 1,9 µm, wat erop duidt dat die stenen waarschijnlijk nooit boven ongeveer 450 °C verhit zijn, de temperatuur waarbij kaolinite ontwaterd raakt. Dat de hydratatie zo lang bewaard blijft, is opmerkelijk en zegt iets over de beperkte geothermische verstoring van die stukken sinds hun vorming.

Op planetair niveau heeft kaolinisatie verstrekkende implicaties: als grote gebieden van Mars op soortgelijke wijze gekaoliniseerd zijn geraakt, dan kan een aanzienlijke hoeveelheid van de oude atmosfeer- en oppervlaktawaterreserves permanent vastgelegd zijn in kleimineralen. Mars heeft geen actieve subductie zoals de aarde; geologisch “recycling” van dat vastgelegde water is daardoor beperkt, wat kan hebben bijgedragen aan het onherstelbare uitdrogen van de planeet.

Adrian Broz, hoofdonderzoeker van de studie, benadrukte: “Alle levensvormen die we kennen gebruiken water. Als deze rotsen getuigen van een stabiel, nat oppervlak, markeert dat misschien een van de meest gunstige periodes voor leven op Mars.”

De bevindingen versterken de prioriteit voor monsters terug naar aarde te halen. Laboratoriumanalyse kan nauwkeurige schattingen opleveren van waterinhoud, isotopensamenstelling en mogelijke organische verbindingen — gegevens die cruciaal zijn om de hydrologische en biologische potentie van het oude Mars te reconstrueren.

De studie, geleid door Adrian Broz en met medeauteurs waaronder Briony Horgan en C. Bedford, voegt een sterk nieuw element toe aan het debat over Mars’ vroegere klimaat en habitabiliteit. De combinatie van in-situ rovermetingen en orbiterdata maakt het mogelijk steeds preciezere reconstructies te maken van de hydrologische processen die de planeet eens bepaalden.

Toekomstige campagnes, met name bemonstering en terugkeer naar aarde, blijven essentieel om vast te stellen hoeveel water daadwerkelijk in deze kleien is opgesloten en of er sporen van organische moleculen bewaard zijn gebleven. Dat zal helpen bepalen of die tropische, natte episodes ooit echte mogelijke leefomgevingen hebben geboden voor microbieel leven.