Ook op het dak van Mars kan het vriezen

Beeld: Vorst op de top van de Olympus Mons, de hoogste vulkaan van Mars en zelfs van ons zonnestelsel. Dit beeld werd gemaakt in de vroege ochtend. (Credit: Adomas Valantinas)

Het zou een quizvraag kunnen zijn. Waar ligt de hoogste berg van ons zonnestelsel? Antwoord: op Mars. De Olympus Mons (‘Olympusberg’) meet ongeveer 22 kilometer en is daarmee tweeënhalf keer zo hoog als de Mount Everest. De berg is een uitgedoofde vulkaan en maakt deel uit van het uitgestrekte vulkanische plateau Tharsis, gelegen vlak ten zuiden van de evenaar van onze buurplaneet. Het plateau herbergt naast de Olympusberg nog andere dode vulkanen. Die zijn eveneens vele kilometers hoog en worden vaak gekenmerkt door een brede krater of caldera.

De atmosfeer van Mars is niet alleen veel dunner dan die van de aarde, ze is ook veel droger. Slechts een fractie ervan is waterdamp (de atmosfeer bestaat in hoofdzaak uit CO₂). Bovendien lekt dat water ook nog eens makkelijk weg: het kan door stofstormen de hoogte in worden geblazen, waar de moleculen onder invloed van hoogenergetische zonnestraling en zonnedeeltjes worden gesplitst waarna de losse, lichte waterstofatomen de ruimte in vliegen.

60 Olympische zwembaden aan water

Onder meer doordat de lucht op Mars zo ijl en droog is, kan het aan de evenaar niet vriezen – in de zin dat waterdamp uit de lucht zou neerslaan op de Marsbodem als ijs. Of althans, dat dachten planeetonderzoekers. Want waarnemingen door twee Europese Mars-satellieten tonen nu het tegendeel aan. Op de top van verschillende Tharsis-vulkanen blijkt wel degelijk soms wat ijs te liggen. Het gaat niet om eeuwig ijs, zoals op hoge bergen op aarde, maar eerder om vorstplekken die enkel ’s nachts en in de vroege ochtend voorkomen, en dit alleen tijdens de koudere seizoenen. De nachtvorst bestaat uit flinterdunne laagjes ijs, niet veel dikker dan een menselijk haar, maar samen zou het voor de Tharsis-vulkanen toch gaan om 150.000 ton aan water (genoeg om 60 Olympische zwembaden mee te vullen) dat ’s nachts aanvriest en enkele uren na zonsopgang weer vervliegt. De ontdekking van de nachtvorst werd vandaag bekendgemaakt door het Europees Ruimtevaartagentschap (ESA).

Het ijs werd ontdekt op beelden gemaakt met de ExoMars Trace Gas Orbiter, een Mars-satelliet van de ESA die sinds 2016 rond de rode planeet cirkelt. De beelden werden gemaakt tijdens passages van de satelliet boven Tharsis gedurende vijf dagen in november 2022, toen het in het gebied relatief koud was. Dat het wel degelijk om (water)ijs ging, en bijvoorbeeld niet om bevroren CO₂, werd bevestigd met waarnemingen door een andere Mars-satelliet van de ESA: de Mars Express, die al twintig jaar rondjes om onze buurplaneet draait.

Anders dan op aarde variëren op Mars de temperaturen niet zo sterk met de hoogte – dit is ook mede een gevolg van de zeer ijle atmosfeer. Hoe kan er dan op de top van de Tharsis-vulkanen toch vorst voorkomen, waar dit in het laagland aan de evenaar niet zo is? Volgens de auteurs van het vakartikel, waaronder trouwens ook Belgische onderzoekers, komt dit door een bijzonder microklimaat. Relatief vochtige lucht zou door Marswind langs de hellingen van de vulkanen naar boven worden geblazen. Aan de top kan het vocht dan condenseren en bevriezen. Dit zou voornamelijk gebeuren in zones die in de schaduw liggen, bijvoorbeeld van de kraterwand, waar het koud genoeg is. Zo kan het ijs nog even blijven liggen als de zon al is opgekomen – waardoor het ook kon worden ontdekt en bestudeerd. Waar het water van de nachtvorst vandaan komt? De onderzoekers wijzen naar de ijskappen aan de polen van Mars. Daar kan ijs vervluchtigen, waarna het met de wind kan worden meegevoerd naar lagere breedtegraden.

Rest de vraag waarom het ijs niet blijft liggen, waardoor het zich zou kunnen ophopen en de vulkanen – net als op aarde – een permanente witte deklaag zouden krijgen. Dit komt niet alleen doordat de temperatuur op Mars niet zo sterk daalt bij toenemende hoogte. ‘Doordat ze zo ijl is, warmt de Marslucht veel sneller op en koelt ze ook veel sneller af dan op aarde’, zegt Orkun Temel, planeetkundige aan de Koninklijke Sterrenwacht in Brussel, en betrokken bij het onderzoek. ‘Hierdoor warmen de vulkaantoppen snel vanaf het moment dat er zonlicht opvalt – ook al schijnt de zon er minder intens dan op aarde.’ Het zorgt ervoor dat de nachtvorst na zonsopgang als sneeuw voor de zon weer verdwijnt.