Wetenschappers hebben een mogelijke oplossing gevonden voor een hardnekkig raadsel over de geologische samenstelling van Mars. Een specifiek type granaat, bekend als majoriet, zou de sleutel vormen tot het begrijpen van waarom vulkanisch gesteente op de rode planeet sterker geoxideerd is dan theoretische modellen voorspellen.
De geschiedenis van de vulkanische activiteit op Mars is grotendeels vastgelegd in gesteenten, maar deze bewijzen zorgden lange tijd voor verwarring. Veel meteorieten die afkomstig zijn van Mars en op aarde zijn geland, vertonen namelijk een sterke oxidatie. Dit is opvallend omdat de interne vulkanische processen van de planeet volgens de wetenschap in een reducerende omgeving hadden moeten plaatsvinden — een conditie waarbij zuurstof juist wordt onttrokken in plaats van toegevoegd.
De geologische tegenstrijdigheid
Bij de vorming van Mars, ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, zakten zware metalen naar het centrum, wat resulteerde in een ijzerrijke kern. In een dergelijke omgeving, waar puur metaal domineert, worden chemische reacties doorgaans zo beïnvloed dat zuurstof wordt onttrokken. Dit proces creëert een reducerende omgeving in de diepere lagen van de planeet.
Deze aanname werd versterkt door data van de InSight-missie van NASA. Deze missie bevestigde de aanwezigheid van een laag gesmolten silicaatgesteente op een diepte van ongeveer 150 kilometer, direct boven de kern. Gezien de nabijheid van de metaalrijke kern zou deze laag sterk gereduceerd moeten zijn. Echter, monsters uit de korst van Mars en meteorieten tonen een tegenovergesteld beeld: ze zijn extreem geoxideerd. Volgens universetoday.com vormt dit een paradox die tot voor kort onverklaard bleef.
De rol van majoriet
Om deze tegenstrijdigheid op te lossen, hebben Hideharu Kuwahara en Ryoichi Nakada van de Ehime University onderzoek gedaan naar de eigenschappen van majoriet. Dit specifieke mineraal vormt zich uitsluitend onder de extreme druk en temperaturen die kenmerkend zijn voor de diepe mantel van planeten. In een analyse van wordt uitgelegd dat dit mineraal de reden kan zijn voor de onverwachte chemische signalen in het gesteente.
Op Mars ontstaat majoriet aan de basis van de mantel, direct boven de reducerende kern. De omstandigheden daar zijn extreem; de druk bedraagt ongeveer 18 gigapascal. Ter vergelijking: dit is circa 180.000 keer hoger dan de atmosferische druk op zeeniveau op aarde, zoals beschreven door .
Experimentele bewijzen
Om het gedrag van dit kristal onder deze omstandigheden te testen, simuleerden de onderzoekers de omgeving van de diepe Marsmantel in een laboratorium. Met behulp van een massieve hydraulische pers werd synthetisch Marsgesteente samengeperst. De monsters werden hiervoor geplaatst in minuscule capsules van diamant, geflankeerd door blokken van wolfraamcarbide.
Omdat de gebruikte materialen uit silicaten bestonden, vormde zich onder deze extreme druk inderdaad majoriet. De resultaten van dit onderzoek, die zijn gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research: Solid Earth, werpen een nieuw licht op het transport van zuurstof binnen de planeet. Het verklaart waarom magma dat naar het oppervlak steeg, toch geoxideerd was, ondanks de aanwezigheid van een ijzerrijke kern. Deze ontdekking, zoals gerapporteerd door , helpt wetenschappers de vroege geologische evolutie van Mars beter te begrijpen.