Wetenschappers hebben bewijs gevonden voor supervulkanen die voor duizenden vulkaanuitbarstingen op Mars hebben gezorgd. Dit zijn de meest heftige vulkanische uitbarstingen en vonden plaats over een periode van 500 miljoen jaar in het noorden van Mars in een regio genaamd Arabia Terra.

Welke invloed hebben vulkaanuitbarstingen op Mars?

Super vulkaanuitbarstingen op Mars kunnen enorme hoeveelheden gas en toxische gassen in de atmosfeer brengen. Deze grote hoeveelheid aan stoffen blokkeren het zonlicht wat het lokale klimaat voor tientallen jaren kan veranderen.

Door het bestuderen van de topologie en mineraal samenstelling van Arabia Terra, een gebied op Mars, vonden wetenschappers bewijs voor duizenden heftige vulkaanuitbarstingen.

Een exploderende vulkaan kan een ongelooflijke hoeveelheid as uitspuwen.

De vulkaanuitbarstingen op Mars hebben zich ongeveer vier miljard jaar geleden afgespeeld. Enorme hoeveelheden waterdamp, koolstofdioxide en zwaveldioxide werden toen over een periode van 500 miljoen jaar uitgespuwd.

“Elke uitbarsting had een significante impact op het klimaat. Misschien maakte het uitgestoten gas de atmosfeer dikker of blokkeerde het het zonlicht waardoor de atmosfeer afkoelde.” Zegt Patrick Whelley, een geoloog bij NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Hij leidde het onderzoek naar Arabia Terra. “Modelbouwers van het klimaat van Mars hebben nu veel werk te doen om het gevolg van de vulkanische uitbarstingen te begrijpen.”

Hoe werden supervulkanen op Mars ontdekt?

Supervulkanen stoten ongeveer 400 miljoen zwembaden aan gassen uit. Deze immense hoeveelheid gas spreid zich wel duizenden kilometers uit van de oorspronkelijke uitbarsting plaats. Vulkanen die deze hoeveelheid gas uitstoten storten in tot een caldera. Dit zijn kraters die tot wel tientallen kilometers wijd kunnen zijn.

De Yellowstonecaldera in Amerika is hier een goed voorbeeld van. Hier stond oorspronkelijk een vulkaan die ongeveer 600.000 jaar geleden tot volkomen uitbarsting is gekomen. De krater van deze oude vulkaan heeft een doorsnede van 65 kilometer. Als er weer druk in de Yellowstonecaldera ontstaat, zou deze opnieuw kunnen uitbarsten en zorgen voor een nieuwe ijstijd.

Een foto de Yellowstonecaldera waar de natuur inmiddels weer een beetje aan het groeien is.

Laat ik maar weer terug komen op Mars. In Arabia Terra zijn zeven van deze calderas gevonden. Dit was de eerste aanwijzing voor eventuele super uitbarstingen op Mars.

In eerste instanties werden deze kraters afgedaan als asteroïde inslagen van miljarden jaren geleden. Onderzoekers merkten echter dat de kraters niet helemaal rond waren, wat wel te verwachten is van asteroïde inslagen, en kernmerken toonde van instorting.

“We lazen de publicatie en waren geïnteresseerd om het onderzoek te vervolgen, maar in plaats van het zoeken naar vulkanen zelf, zochten we naar de het as omdat je dat bewijs niet kan verstoppen.” zei Whelley.

Het team vervolgde oud onderzoek van andere wetenschappers die stelde dat de mineralen op het oppervlakte van Arabia Terra van vulkanische oorsprong kunnen zijn. Een ander onderzoeksteam dat hoorde dat de kraters in Arabia Terra calderas konden zijn, berekende waar het as van de supervulkanen zich zou kunnen bevinden. Naar beneden en naar het oosten van de vulkanen moet de aswolk steeds een beetje uitdunnen.

Alexandra Matiella Novak, een vulkanoloog, deed al eerder onderzoek aan as op Mars. Dit deed ze met data van NASA´s Mars Reconnaissance Orbiter. Hierna voegde Alexandra zich toe aan het team van Whelley. Het team onderzocht vervolgens de route van de mineralen die afkomstig zijn van supervulkanen en of dat het verwachtte patroon geeft van de uitbarstingen.

Het team gebruikte afbeeldingen van de Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars van de Mars Reconnaissance Orbiter. Dit instrument maakt gebruik van zichtbaar- en infraroodlicht om mineralen van vroeger en water te detecteren.

Kijkend naar de muren van kraters en canyons, die honderden tot duizenden kilometers van de caldera aflagen, vonden de onderzoekers vulkanische mineralen die zijn veranderd in klei. Door de map van de mineralen over de topologische map van de kraters en canyons te leggen, vonden de wetenschappers dat de lagen as die daar door de wind naartoe zijn gewaaid daar opgeborgen lagen tussen de mineralen.

In plaats van dat het as door elkaar is gehusseld door wind en water, ligt het as in lagen op dezelfde manier als het vers was geweest.

De Mars Reconnaissance Orbiter doet onderzoek naar de compositie van Mars. Credit: NASA

“Dat is het moment dat ik me realiseerde dat het geen gelukstreffer is, het is een echt signaal.” zei Jacob Richardson, een geoloog bij NASA Goddard. Hij werkte samen met Whelley en Novak. “Wij zien wat werd voorspeld en dat was het meest opwindende moment voor mij.”

Dezelfde wetenschappers die in 2013 de calderas ontdekte, berekende ook de hoeveelheid materiaal die werd uitgestoten bij een exploderende vulkaan. Dit deden ze door te kijken naar de grootte van de overgebleven kraters.

Whelley en zijn collega´s konden hier vervolgens mee uitrekenen hoeveel uitbarstingen nodig waren om de hoeveelheid gevonden as en mineralen te kunnen produceren. Dit bleken duizenden super uitbarstingen te moeten zijn.

Vulkanen Arabia Terra

Er is nog één onbeantwoorde vraag over de vulkanen in het gebied van Arabia Terra. Hoe kan het dat in dit gebied maar 1 type vulkanen te vinden zijn. Hier op Aarde zijn ook supervulkanen. Echter zijn ze hier overal te vinden en duiken ze ook op in de buurt van andere type vulkanen. Ook op Mars zijn er andere type vulkanen, waaronder de grootste vulkaan van het zonnestelsel genaamd Olympus Mons.

Impressie hoe Arabia Terra eruit kan zien. Credit: NASA

Het is mogelijk dat supervulkanen op Aarde oorspronkelijk ook in maar 1 regio te vinden waren maar ondertussen zijn afgebrokkeld of verplaatst zijn door de schuivende tektonische platen. Deze type vulkanen kunnen ook voorkomen in regio´s op de maan Io van Jupiter en plekken op Venus. Wat de reden ook is, Richardson hoopt dat Arabia Terra wetenschappers iets nieuws leert over de geologische processen die planeten en manen helpen vorm geven.

Olympus Mons

Olympus Mons is een schild vulkaan op Mars. Dit zijn vulkanen die sneller lopende lava uitspuwen waardoor deze ook verder komt voordat het opdroogt. Hierdoor wordt de vulkaan lang uitgerekt maar blijft deze heel erg laag en ziet er hierom uit als een schild.

Met een hoogte van 21.9 kilometer is deze ´lage´ vulkaan alsnog 2,5 keer zo hoog als Mount Everest. Hierdoor is het een van de grootste gebergte en momenteel het 2e hoogste gebergte gevonden in het zonnestelsel. Dit betekent echter niet dat de Olympus Mons vulkaan ook het meeste oppervlakte heeft. Alba Mons, in het noord-oosten ten opzichte van Olympus Mons, heeft ongeveer 19 keer zoveel oppervlakte maar is echter ongeveer 1/3 de hoogte.

Een foto van Olympus Mons. Credit: NASA

Op Mars is de horizon heel dicht bij en kan je maar 3,40 kilometer ver kijken. Dit houdt in dat door de 5% helling van Olympus Mons, je vanaf het oppervlakte niet de hele vulkaan zou kunnen zien. Verder zou een observeerde in de buurt van de top niet door hebben op een grote vulkaan te staan. De helling van Olympus Mons verdwijnt namelijk al ver achter de horizon.

Net als op Aarde geldt ook op Mars dat hoe hoger je komt, hoe lager de luchtdruk. Op de top van Olympus Mons is de luchtdruk maar 600 Pascal. In vergelijking is de luchtdruk op Mount Everest 32.000 Pascal. Echter zorgt de lage zwaartekracht op Mars er ook voor dat de luchtdruk niet zo snel afneemt op hoogte als op Aarde.

Olympus Mons bestaat voor 44% uit silicaten, 17,5% uit ijzeroxide (wat de planeet zijn rode kleur geeft), 7% aluminium, 6% magnesium, 6% calcium en voor wel 7% uit zwaveloxide. Dit zorgt ervoor dat de vulkaan voornamelijk uit basalt bestaat. Dit is als snel vloeiend lava uit de uitbarstende Olympus Mons gestroomd.

Her verhaal begint en eindigt met de calderas. Op de top van Olympus Mons zijn ten minste zes overlappende calderas te vinden. Het lijkt erop of deze kraters overal te vinden zijn. Misschien ben je wel zo enthousiast geworden over het woord caldera dat je er zelf eentje in het echt wilt zien. Ik wens je veel plezier en succes.

Wil je meer weten over de ontdekkingen op Mars, lees dan het volgende artikel over de Perseverance rover:

Het succes van NASA´s Perseverance tot nu toe