Ares Vallis: Het gigantische uitstroomkanaal van het vroege Mars

Over de roestkleurige hooglanden van Mars snijden immense canyons door een met kraters bezaaide korst, met afmetingen die elk rivierstelsel op aarde doen verbleken. Tussen deze geologische formaties geldt Ares Vallis als een van de grootste uitstroomkanalen die ooit in de planeetkunde zijn vastgesteld. Beginnend in een ingestorte depressie genaamd Iani Chaos en zich noordwestwaarts uitstrekkend over meer dan tweeduizend kilometer, baande het kanaal zich een weg door de oeroude plateaus van Margaritifer Terra en Xanthe Terra voordat het uitmondde in de laaglanden van Chryse Planitia.

De enorme hoeveelheid gesteente en sediment die door Ares Vallis werd meegevoerd, wijst op waterdebieten die alles overtreffen wat ooit in de menselijke geschiedenis is waargenomen. Planeetgeologen schatten dat de piekdebieten tientallen miljoenen kubieke meters per seconde overstegen. Deze catastrofale overstromingen schraapten de bodem af tot op het vaste gesteente en lieten monumentale, gestroomlijnde eilanden achter in de vorm van aerodynamische druppels, stroomafwaarts wijzend in de richting van de kolkende vloedgolf.

Figure 1: Perspectiefweergave van Ares Vallis vastgelegd door ESA Mars Express, met gestroomlijnde druppelvormige eilanden gevormd door catastrofale vloedgolven.

De instorting van Iani Chaos en vulkanische mechanismen

De oorsprong van de watermassa’s die Ares Vallis hebben uitgesleten, ligt in de chaotische terreinen in het zuiden. In gebieden zoals Iani Chaos zakte het oppervlak ineen tot afgebrokkelde blokken en gebroken tafelbergen die honderden kilometers beslaan. Onder deze korst bevonden zich omvangrijke reserves aan ondergronds ijs en waterhoudende lagen onder hoge druk. Tijdens de Hesperische periode, ongeveer drie miljard jaar geleden, destabiliseerden hevig regionaal vulkanisme en geothermische verhitting deze diepe waterbronnen.

Toen het ondergrondse ijs onder druk smolt, verloren de bovenliggende gesteentelagen hun draagkracht en stortten ze naar binnen. Het water brak met geweld door naar het Marsoppervlak in gigantische geisers en plotselinge overstromingen, waardoor het omringende landschap openscheurde en de zuidelijke ingang van Ares Vallis ontstond. Scherp beeldmateriaal van orbitale sondes laat zien dat er op de equatoriale hooglanden onderling verbonden merenstelsels ontstonden. Zodra een bekken zijn maximale capaciteit bereikte, braken de watermassa’s door de randen en kerfden ze in opeenvolgende fasen diepe kanalen uit naar lagergelegen depressies.

Figure 2: NASA Mars Pathfinder en de Sojourner-rover die in 1997 vulkanische rotsblokken analyseren op de alluviale vlakte van Ares Vallis.

De historische landing van Mars Pathfinder

De afzettingswaaier waar Ares Vallis overgaat in Chryse Planitia vormde een uitstekend geologisch doelwit voor robotische verkenning. Op 4 juli 1997 plaatste NASA met de Mars Pathfinder haar landingsmodule en de compacte rover Sojourner direct op de bodem van het kanaal. Wetenschappers kozen deze landingsplaats omdat catastrofale overstromingen werken als een natuurlijke planetaire transportband, die gesteentemonsters uit duizenden vierkante kilometers stroomopwaarts verzamelt en deponeert op een vlakke alluviale vlakte.

Sojourner onderzocht afgeronde kiezels, dakpansgewijs gekantelde rotsblokken in de richting van vroegere stromingen en gelaagde vulkanische stenen die over de vlakte verspreid lagen. De oriëntatie van de rotsen bevestigde dat enorme watergolven over het gebied waren getrokken, wat direct bewijs ter plaatse leverde voor hypothesen die in de jaren zeventig voor het eerst waren opgesteld op basis van Viking-satellietfoto’s. Deze ontdekking veranderde het inzicht in de milieugeschiedenis van Mars en toonde aan dat vloeibaar water het oppervlak nog lang na de vorming van de planeet heeft gevormd.

Figure 3: Baanopname in hoge resolutie van de Mars Reconnaissance Orbiter met meanderende kanalen en sedimentterrassen in Ares Vallis.

De hypothese van een planetair megadrainagesysteem

Recente geomorfologische kartering wijst erop dat Ares Vallis deel uitmaakte van een nog omvangrijker samenhangend afwateringsnetwerk. Onderzoekers hebben het Uzboi-Ladon-Morava-stelsel voorgesteld, waarbij een ononderbroken reeks kanalen de Argyre-krater op het zuidelijk halfrond verbond met Chryse Planitia in het noorden. Indien deze hypothese standhoudt, bedroeg de totale stroomlengte ruim achtduizend kilometer, wat het tot het langste bekende fluviatiele stelsel in het zonnestelsel zou maken.

Ares Vallis blijft een belangrijk onderzoeksgebied voor astrobiologie en planeetwetenschappen. De aanwezigheid van sedimentaire terrassen, kleimineralen en beschutte canyonwanden bewaart het tastbare bewijs van een tijdperk waarin atmosferische druk en temperaturen het mogelijk maakten dat vloeibaar water een heel halfrond modelleerde. Elke gesteentelaag die langs de droge kliffen zichtbaar is, biedt inzicht in hoe een actieve, door water geboetseerde wereld transformeerde in de bevroren woestijn van vandaag.