Waarom een oeroud vloedkanaal op Mars de geheimen van buitenaards leven bewaart

Langs de grillige overgangszone die de bekraterde zuidelijke hooglanden van Mars scheidt van de vlakke noordelijke laaglanden, ligt een van de meest raadselachtige littekens van het zonnestelsel. Mawrth Vallis, genoemd naar het Welshe woord voor Mars, is een oeroud uitstroomkanaal dat zich over ongeveer 636 kilometer uitstrekt door het Oxia Palus-quadrangle. In tegenstelling tot typische droge rivierdalen die zijn gevormd door trage, gestage neerslag, werd Mawrth Vallis ruim 3,7 miljard jaar geleden uitgesleten door catastrofale vloedgolven die met immense kracht door de korst van Mars braken. Tegenwoordig onthullen de wanden en plateaus van de kloof een zichtbare stratigrafische bibliotheek die door planeetgeologen wordt gezien als het belangrijkste venster op het waterrijke verleden van de Rode Planeet.

De schaal van de kloof tart elke aardse vergelijking. Het dal daalt tot wel twee kilometer onder het omringende referentievlak van Mars en snijdt door eeuwenoud Noachisch terrein, daterend uit een tijdperk waarin Mars een actieve hydrologische cyclus, een dichtere atmosfeer en mogelijk een uitgestrekte noordelijke oceaan bezat. Baanspectrometers, waaronder het CRISM-instrument aan boord van NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter en de OMEGA-spectrometer op ESA’s Mars Express, vestigden halverwege de jaren 2000 voor het eerst wereldwijd de aandacht op deze woeste afgrond. In plaats van eentonig vulkanisch basalt registreerden de instrumenten een uitzonderlijke overvloed aan fyllosilicaten, oftewel kleimineralen, die honderden vierkante kilometers bedekken.

Deze kleibedden vormen een verticale tijdlijn van veranderende geochemische milieus. Aan de basis van de opeenvolging ligt een dikke, donkere laag verrijkt met ijzer- en magnesiumhoudende smectietklei, voornamelijk nontroniet. Deze mineralen ontstaan doorgaans in neutrale tot alkalische wateren waar vloeibaar water langdurig inwerkt op basaltgesteente in hydrothermale ondergrondse omgevingen of stilstaande waterbekkens. Bovenop dit fundament rust een tussenlaag van aluminiumrijke klei, waaronder montmorilloniet en kaoliniet, afgedekt door gehydrateerd silica.

Deze duidelijke gelaagdheid documenteert een ingrijpende verandering in het klimaat van Mars. De overgang van ijzer-magnesiumsmectieten naar aluminiumrijke kaoliniet wijst op sterke uitloging door zure of verweerde oppervlaktewateren toen de planeet afkoelde en opdroogde tijdens de overgang van het Noachische naar het Hesperische tijdperk. De top van het sedimentaire pakket wordt beschermd door een donkere, resistente laag vulkanisch gesteente, waardoor deze kwetsbare kleiafzettingen miljarden jaren lang gevrijwaard bleven van winderosie en kosmische straling.

Voor astrobiologen zijn fyllosilicaten waardevoller dan alle andere gesteenten op Mars, omdat klei een uitzonderlijk vermogen heeft om organische moleculen en microfossielen te conserveren. Op aarde sluiten fijnkorrelige kleimineralen biomoleculen op tussen microscopische mineraallagen, waardoor ze miljarden jaren lang beschermd blijven tegen oxidatie en verval. Omdat Mawrth Vallis honderden meters ongerepte kleilagen blootlegt zonder het destructieve metamorfisme dat kenmerkend is voor tektonisch actieve werelden, groeide het uit tot een van de favoriete landingslocaties voor robotische verkenningen.

Tijdens de selectieprocedure voor NASA’s Curiosity-rover haalde Mawrth Vallis de laatste vier kandidaten, alvorens het moest wijken voor de Gale-krater vanwege technische zorgen over het ruwe terrein en radarweerkaatsing. Jaren later stond het dal opnieuw op de shortlist voor de Rosalind Franklin-rover van de ExoMars-missie, waarbij uiteindelijk de voorkeur werd gegeven aan het nabijgelegen Oxia Planum. Hoewel er nog geen rover op het oppervlak heeft gereden, blijft Mawrth Vallis van cruciaal belang voor toekomstige plannen rond sample-return en bemande ruimtevaart. De enorme dikte van de gehydrateerde lagen zorgt ervoor dat dit versteende kanaal centraal blijft staan in de zoektocht naar vroeger leven buiten de Aarde.