Europa speurt naar leven op Mars

De aanwezigheid van methaangas in de atmosfeer van Mars vormt misschien het bewijs voor leven op de rode planeet. Maar het gas kan ook een niet-biologische oorsprong hebben. Taak voor de Europese ruimtesonde ExoMars om een en ander verder uit te zoeken.

Tot 3,5 miljard jaar geleden stroomde er water over het oppervlak van Mars. Uitgedroogde stroomgeulen en kleimineralen op de planeet getuigen daarvan. Of er indertijd ook leven tot ontwikkeling kwam, blijft de wetenschappelijke gemoederen bezighouden.

De jongste aanwijzing voor leven op Mars is de ontdekking van geringe concentraties methaan (‘aardgas’) ruim tien jaar geleden. 90 procent van het methaan in de aardse atmosfeer, waar het gas ook in geringe hoeveelheden voorkomt, heeft een biologische oorsprong. Bacteriën in moerassen, rijstvelden en het darmkanaal van koeien zijn de belangrijkste producenten. Maar of marsmicroben verantwoordelijk zijn voor het methaan op de rode planeet is geen uitgemaakte zaak.

ExoMars, een project van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA in samenwerking met de Russische tegenhanger Roskosmos, kan het methaanmysterie misschien oplossen. Maandag wordt de ruimtesonde met een protonraket gelanceerd vanaf het Kosmodroom in Bajkonoer in Kazachstan. ExoMars bestaat uit twee ruimteschepen: een satelliet en een lander.

Drie dagen voor de geplande aankomst bij Mars op 19 oktober, koppelt de sonde Schiaparelli (genoemd naar een negentiende-eeuwse Italiaanse marsonderzoeker) los en begint aan zijn afdaling naar Meridiani Plani, een vlak gebied waarover ooit water stroomde. Aan boord bevindt zich onder meer een ‘weerstation’ dat enkele dagen metingen verricht. De belangrijkste taak van Schiaparelli is het uittesten van landingstechnieken die bij toekomstige missies worden gebruikt.

Gassen

De tweede ruimtesonde van ExoMars, met de weinig fantasievolle naam Trace Gas Orbiter (TGO), is vanuit wetenschappelijk oogpunt het meest interessant. Vanuit een baan rond de rode planeet op een hoogte van 400 kilometer verricht TGO minstens vijf jaar lang metingen aan de samenstelling van de marsatmosfeer. De belangstelling gaat uit naar gassen zoals waterdamp, stikstofoxiden, acetyleen en vooral methaan, die in (zeer) lage concentraties in de marsatmosfeer voorkomen.

De spectrometers aan boord van TGO ontleden daarvoor het door Mars weerkaatste zonlicht dat de ruimtesonde via de atmosfeer bereikt. Ook ‘kijkt’ de satelliet bij elke omloop langs de rand van de planeet door de dampkring rechtstreeks in de zon om de concentratie aan sporengassen te kunnen meten. TGO kan zo een duizend keer grotere nauwkeurigheid bereiken dan eerdere metingen.

In 2003 en 2004 ontdekten aardetelescopen en de Europese verkenner Mars Express voor het eerst methaan in de dampkring van Mars. Het gas komt onregelmatig vrij, maar de uitstoot lijkt beperkt tot het zomerseizoen op het noordelijk halfrond en gebieden die sporen dragen van de inwerking van vloeibaar water en waar ijs in de ondergrond zit.

loading  

Methaan op Mars wordt relatief snel – binnen een paar honderd jaar – afgebroken door de ultraviolette straling van de zon, zodat er een ‘bron’ werkzaam moet zijn die het gas min of meer continu aanvult.

Methaan hoeft echter niet noodzakelijk op leven te wijzen. Het gas kan ook een vulkanische oorsprong hebben, of vrijkomen bij het proces serpentinisatie. Daarbij reageren ijzer- en silicaathoudende mineralen in de bodem met kooldioxide – het belangrijkste bestanddeel van de marsatmosfeer – en vloeibaar water. IJs is als permafrost rijkelijk voorradig in de bodem van Mars, vulkanische warmte kan in de ondergrond mogelijk heetwaterbronnen veroorzaken die methaan vrijmaken.

Waterijs

Het is de vraag of op Mars nog altijd methaan wordt geproduceerd. Misschien raakte het gas lang geleden opgesloten in ondergrondse kristallen van waterijs, zogeheten methaan-clathraten, die hun lading vrijgeven als de temperatuur in de zomer op het noordelijk halfrond oploopt.

Om de oorsprong van het methaan te achterhalen, volgt TGO seizoensgebonden veranderingen in de samenstelling van de Mars-atmosfeer nauwgezet. Een geavanceerde boordcamera, die oppervlaktedetails van 5 meter kan onderscheiden, neemt de gebieden waaruit methaan vrijkomt nader onder de loep.

Sensationeel

Wetenschappers kijken vooral uit naar de metingen aan de verschillende varianten van de koolstof- en waterstofatomen in de methaanmoleculen. Biologisch geproduceerd methaan op aarde bevat bij voorkeur de lichtere variant van koolstof en de vondst van een soortgelijke samenstelling van het methaan op Mars zou ronduit sensationeel zijn.

In 2018 krijgt ExoMars een vervolg met de lancering van een robotkarretje op weg naar de planeet. Een van de belangrijkste instrumenten aan boord is een boor, waarmee de robot bodemmonsters tot op een diepte van 2 meter kan bergen die vervolgens in een minilab worden onderzocht op sporen van fossiel of actief leven.

Onderzoek met eerdere marslanders wees uit dat het oppervlak van de rode planeet sterieler is dan een operatiekamer. Maar misschien vinden de marsmicroben voldoende beschutting in de ondergrond.

menu