De oceaan op Mars was even uitgestrekt als de Noordelijke IJszee op aarde.

Lang voordat mensen naar het rode stipje aan de nachtelijke hemel staarden, kan Mars iets veel vertrouwders hebben gehad: deinende golven.

Verse satellietdata schetst nu een opvallend nieuw beeld van het oude Mars en suggereert dat een groot deel van het noordelijk halfrond ooit bedekt was door een enorme oceaan, met kustlijnen, rivierdelta’s en een stabiele zeespiegel die voor iedereen die ooit een kustkaart van de Aarde zag, vreemd bekend zou aanvoelen.

Een Martiaanse kustlijn in steen geschreven

Het nieuwe onderzoek steunt op gedetailleerde topografische kaarten van meerdere orbiters, waaronder ESA’s Mars Express en NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter. Door jaren aan waarnemingen samen te voegen, hebben onderzoekers een reeks kustachtige kenmerken gevolgd op ongeveer dezelfde hoogte, over honderden kilometers.

Wetenschappers hebben landvormen geïdentificeerd die zich gedragen als een bevroren kustlijn: delta’s, rivierkanalen en abrupte breuken in helling die allemaal op één gemeenschappelijke, oude zeespiegel uitlijnen.

Veel van de duidelijkste aanwijzingen komen uit Valles Marineris, het kolossale canyonsysteem dat Mars nabij de evenaar doorklieft. In een deel dat Coprates Chasma heet, zien wetenschappers waaiervormige afzettingen die opvallend lijken op delta’s op Aarde, waar rivieren sediment lossen in stilstaand water.

Die waaiers liggen tussen ongeveer -3.750 en -3.650 meter hoogte. Die smalle band wijst op een lang bestaande, relatief stabiele waterspiegel. Op het huidige Mars, gevormd door stof, ijs en hevige stormen, is zulke regelmaat zeldzaam. Voor geologen is het precies wat je zoekt als je een oude kustlijn probeert te reconstrueren.

In deze waaiers monden netwerken van vertakkende valleien uit. Ze lijken op aardse riviersystemen, met zijrivieren die samenkomen in bredere kanalen die allemaal in de richting van de veronderstelde kustlijn lopen. Samen oogt het landschap als een drooggevallen kustvlakte, bevroren op het moment dat de zee verdween.

Een oceaan tot één kilometer diep

Topografische data suggereren dat deze Martiaanse oceaan geen ondiepe plas was. In sommige bekkens kan het water dieptes van rond één kilometer hebben bereikt, vergelijkbaar met grote zeeën op Aarde.

Qua volume en oppervlakte zou de oude Martiaanse oceaan kunnen wedijveren met de huidige Noordelijke IJszee op Aarde, en zich uitstrekken over een groot deel van de noordelijke laagvlakten van de planeet.

Een bepaald type structuur, “scarp-fronted deposits” (SFD’s), staat centraal in de redenering. Dit zijn gelaagde sedimentpakketten die scherp afbreken in steile hellingen. Op Aarde markeert een vergelijkbare geometrie vaak onderwaterdelta’s die ontstaan waar rivieren de zee bereiken en sedimenten naar dieper water afglijden.

Op Mars vertonen SFD’s in Valles Marineris een consistente “trede” tussen vlakker, hoger terrein en een plotselinge daling. Opmerkelijk genoeg duiken gelijkaardige kenmerken tot 500 kilometer verderop op, in regio’s zoals Capri Chasma en Hydraotes Chaos, allemaal binnen ongeveer hetzelfde hoogte-interval. Dat herhaalde patroon laat onderzoekers een brede contour schetsen van waar het oceaanoppervlak ooit lag.

Toen Mars natter – en warmer – was

De oceaan lijkt te dateren van ongeveer 3 tot 3,5 miljard jaar geleden, tijdens het late Noachien tot vroege Hesperien. Dit was een periode waarin rivieren actief geulen uitsneden over het Marsoppervlak, sedimenten meesleurden vanuit de hooglanden en die afzetten in de noordelijke vlakten.

Dat scenario vereist een klimaat dat sterk verschilt van de dunne, ijskoude omgeving die we vandaag zien. Om zo’n groot lichaam vloeibaar water in stand te houden, moet de atmosfeer dikker zijn geweest, met hogere druk en temperaturen warm genoeg om te voorkomen dat de oceaan volledig dichtvroor.

Een noordelijke oceaan wijst op een Mars waar water ooit circuleerde via rivieren, verdamping en misschien zelfs regenval-een vereenvoudigde echo van de aardse waterkringloop.

Voor planeetwetenschappers verandert dat fundamenteel hoe ze het vroege Mars voorstellen. In plaats van een bevroren woestenij die af en toe kortstondig door overstromingen werd overspoeld, lijkt het eerder op een koude maar actieve wereld met seizoenen, stormen en langdurige zeeën.

Bewoonbaarheid: kon er iets geleefd hebben?

Waar langdurig vloeibaar water is, volgt onvermijdelijk de vraag naar leven. Op Aarde behoren kustlijnen en rivierdelta’s tot de biologisch productiefste regio’s. Voedingsstoffen spoelen van het land naar beneden en mengen met zuurstofrijke oppervlaktewaters, wat rijke habitats creëert voor microben en later, in onze geschiedenis, complexe organismen.

Als microbieel leven ooit voet aan de grond kreeg op Mars, dan was deze oceaan een voor de hand liggende thuisbasis. Sedimenten die zich ophopen in delta’s kunnen organische moleculen, mineralen die met biologische activiteit samenhangen en zelfs microfossielen vastleggen en bewaren.

Daarom zijn oude kustafzettingen hoger op de doelwittenlijst voor toekomstige missies gekomen. Rovers op het oppervlak kunnen Valles Marineris voorlopig niet gemakkelijk bereiken, maar toekomstige orbiters en uiteindelijk sample-returnmissies kunnen zich richten op vergelijkbare afzettingen die elders in de noordelijke laagvlakten wél toegankelijk zijn.

Wat de satellieten precies zagen

Achter de krantenkoppen zitten jaren van nauwgezette metingen. Orbiters brengen Mars in kaart met een mix van stereobeelden en laseraltimetrie, en bouwen zo precieze 3D-modellen van het oppervlak. Uit die modellen kunnen teams piepkleine veranderingen in helling of hoogte over grote afstanden detecteren.

Belangrijke waarnemingen zijn onder meer:

• Waaiervormige afzettingen die op delta’s lijken, geconcentreerd binnen een smalle hoogterange.
• Vertakkende valleinetsystemen die consequent naar die waaiers toe leiden.
• SFD’s die overgangen markeren van flauwe naar steile terreinen.
• Overeenkomende hoogte-“treden” die zich herhalen in verschillende canyons en bekkens.

Op Aarde wijzen zulke combinaties vrijwel altijd op oude kustlijnen of randen van grote meren. Mars voegt natuurlijk complexiteit toe, maar de herhaalde patronen over uitgestrekte gebieden versterken de oceaanhypothese.

Waar is al dat water gebleven?

Als Mars ooit een oceaan ter grootte van de Noordelijke IJszee had, is de logische vraag: wat heeft die doen verdwijnen? Meerdere processen hebben waarschijnlijk samen gewerkt over honderden miljoenen jaren.

Proces	Effect op Martiaans water
Atmosferisch verlies naar de ruimte	Zonnestraling en geladen deeltjes stripten lichtere watermoleculen uit de bovenste atmosfeer.
Bevriezen tot ijs	Een deel van de oceaan raakte vermoedelijk opgesloten in de poolkappen en in begraven ondergrondse ijsafzettingen.
Opname in mineralen	Water reageerde met gesteenten en vormde gehydrateerde mineralen die H₂O in kristalstructuren vastleggen.

Toen Mars afkoelde en zijn beschermende magnetisch veld verloor, werd de atmosfeer dunner. Lagere druk maakte vloeibaar water instabiel aan het oppervlak, waardoor de planeet evolueerde naar de droge, ijzige toestand die we vandaag zien.

Waarom dit belangrijk is voor Aarde en exoplaneten

Het begrijpen van Mars’ verloren oceaan helpt wetenschappers inschatten hoe lang rotsachtige planeten oppervlaktewater kunnen behouden. De Aarde hield haar oceanen miljarden jaren vast, maar Mars slaagde daar blijkbaar niet in op de lange termijn.

Die vergelijking werkt nu rechtstreeks door in exoplaneetonderzoek. Wanneer telescopen een rotsachtige wereld detecteren in de “bewoonbare zone” van een andere ster, wordt het Martiaanse verhaal een waarschuwende casestudy: een planeet kan nat beginnen en toch eindigen als ijskoud en luchtarm, als het inwendige, het magnetisch veld of de atmosfeer anders evolueren.

Kernbegrippen die steeds terugkomen

Enkele technische termen duiken vaak op in dit onderzoek en zijn het waard om te verduidelijken:

• Noachien: de vroegste goed gedefinieerde periode in de geschiedenis van Mars, ouder dan 3,7 miljard jaar, gekenmerkt door intense inslagen en wijdverspreide valleinetsystemen uitgesneden door water.
• Hesperien: de daaropvolgende periode, ongeveer 3,7 tot 3 miljard jaar geleden, waarin grote lavastromen en de geleidelijke afname van oppervlaktewater de planeet hervormden.
• Delta: een sedimentaire formatie waar een rivier uitmondt in stilstaand water; de lagen bewaren veranderingen in afvoer, klimaat en soms biologie.
• Scarp-fronted deposits: sedimentophopingen die eindigen in een steile wand, vaak gekoppeld aan onderwaterhellingen in mariene of lacustriene omgevingen.

Waar toekomstige missies naar zouden kunnen zoeken

Toekomstige missies naar Mars zullen niet alleen naar water zoeken; ze zullen nagaan waar dat water gedurende lange tijd met gesteente in wisselwerking stond. Kustdelta’s en oude zeebodems zijn toplocaties voor dat soort speurwerk.

In de praktijk betekent dit rovers en landers die ontworpen zijn om:

• Te boren in gelaagde sedimenten langs vermoedelijke oude kusten.
• Mineralen te analyseren die enkel ontstaan in langdurig aanwezige wateromstandigheden, zoals bepaalde kleien en sulfaten.
• Te zoeken naar organische moleculen die bewaard zijn in modderstenen en fijnkorrelige delta-afzettingen.

Elk van deze aanwijzingen helpt een stil verontrustende vraag beantwoorden: als een wereld met een oceaan ter grootte van de Noordelijke IJszee kan eindigen als zo droog en met zo’n ijle atmosfeer als Mars, hoe stabiel is de bewoonbaarheid van eender welke planeet over geologische tijdschalen?