Wetenschappers hebben een verklaring gevonden voor de actieve geulen op het oppervlak van Mars. Waar astronomen lange tijd vermoedden dat deze structuren het resultaat waren van vloeibaar water, wijst recent onderzoek uit dat koolstofdioxide-vorst de drijvende kracht is achter deze geologische veranderingen. De ontdekking brengt uitsluitsel over een mysterie dat ontstond door satellietbeelden waarop geulen te zien waren die in de loop van de tijd zichtbaar evolueerden.
Op aarde zijn dergelijke geulstructuren vrijwel altijd het gevolg van waterafvoer. Echter, de omstandigheden op de rode planeet maken dit scenario onwaarschijnlijk. Vanwege de extreem ijle atmosfeer en de intense kou kan vloeibaar water niet stabiel aan het oppervlak blijven bestaan. Om dit proces beter te begrijpen, heeft een team onder leiding van Apolline Leclef van het Institut d’Astrophysique Spatiale aan de Université Paris-Saclay een uitgebreide analyse uitgevoerd. Volgens universetoday.com maakte het team hiervoor gebruik van data afkomstig van de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) en de Mars Express.
De focus van het onderzoek lag op Sisyphi Cavi, een gebied met diepe polaire putten nabij de zuidpool van Mars. Deze locatie is bijzonder omdat er actieve geulvorming plaatsvindt, terwijl het zich bevindt buiten de gematigde breedtegraden waar dergelijke structuren vaker worden waargenomen. Om de rol van water definitief uit te sluiten, analyseerden de onderzoekers spectrale gegevens via de CRISM-instrumenten op de MRO en de OMEGA-spectrometer op de Mars Express. Hierbij werd specifiek gezocht naar de absorptieband van water bij 1,5 micrometer.
Uit de resultaten bleek dat deze specifieke band volledig ontbrak tijdens de lente-ijsmelt, de periode waarin het winterse koolstofdioxide-ijs verdwijnt. Hoewel er wel zouten en klei werden aangetroffen — mineralen die doorgaans wijzen op de aanwezigheid van water — bevonden deze zich enkel op kraterranden en hoge plateaus. In de actieve geulen zelf was geen sprake van water, wat volgens bevestigt dat vloeibaar water niet verantwoordelijk is voor de huidige erosie.
In plaats daarvan wijst alles op een mechanisme waarbij koolstofdioxide een centrale rol speelt. De onderzoekers stellen dat de geulen ontstaan door CO2-vorst die in een vloeibare vorm overgaat, een proces dat nauw samenhangt met het zogenaamde Kieffer-geysermechanisme. In de winter vormt zich een laag transparant droogijs op het oppervlak. Wanneer de zon in het voorjaar sterker wordt, warmt de donkere ondergrond onder deze ijslaag op, waardoor de CO2 begint te sublimeren en direct overgaat van een vaste naar een gasvormige staat.
Zodra de druk onder de ijslaag te groot wordt, scheurt het oppervlak open. Dit kan leiden tot krachtige uitbarstingen van gas en sediment, wat uiteindelijk de karakteristieke geulen in het landschap uitslijpt. Zoals beschreven door , tonen deze bevindingen aan dat processen die op aarde door water worden aangestuurd, op Mars door geheel andere chemische mechanismen kunnen worden nagebootst. De resultaten van dit onderzoek zijn inmiddels als pre-print op arXiv gepubliceerd en bieden een nieuw inzicht in de geologische dynamiek van de rode planeet. De analyse van onderstreept hiermee dat de actieve vorming van geulen op Mars een gevolg is van de unieke interactie tussen temperatuur, druk en koolstofdioxide.