ExoMars zoekt naar methaan en leven op Mars

ExoMars zoekt naar methaan en leven op Mars

De ExoMars-missie is vertrokken naar de rode planeet! Het ruimtetuig van het Europese ruimtevaartagentschap ESA zal er zeven maanden over doen voordat het bij Mars aankomt. Het voornaamste doel van zijn trip? Hele kleine hoeveelheden methaan meten in de atmosfeer van Mars én uitzoeken waar dat gas juist vandaan komt. Waarom? Omdat het methaangas wel eens zou kunnen wijzen op leven op Mars.

Op de aarde vinden we ook methaan in de atmosfeer. Dat gas is bij ons vooral afkomstig van… koeien die windjes laten. Elke dag produceert elke koe op aarde ongeveer 300 tot 400 gram methaan! Ook als jij een windje laat, komt er methaan vrij. Dat methaan komt terecht in onze atmosfeer. Op die manier kan methaangas wijzen op leven.
Benieuwd naar hoe het ruimtetuig er uit ziet? Kijk hier naar een kort filmpje van de ExoMars-missie :

Maar er zijn geen koeien op Mars!

Natuurlijk zijn er geen koeien op Mars, maar micro-organismen zijn er misschien wel. Die zitten waarschijnlijk gevangen in de bodem, juist onder het Marsoppervlak. Hun ‘biologische’ activiteit zou een van de bronnen van het methaan in de Marsatmosfeer kunnen zijn. Maar er is ook nog een andere verklaring die wordt onderzocht: methaan kan ook afkomstig zijn van geologische activiteit op de planeet.


Hoe weten we wat het juiste antwoord is?

Wanneer de ExoMars-sonde rondjes begint te draaien rond Mars, zullen zijn wetenschappelijke instrumenten de samenstelling van de Marsatmosfeer meten. Aan die instrumenten hangt trouwens een Belgisch tintje: ze zijn mee ontwikkeld door Belgische ingenieurs en bedrijven zoals het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA). Naast methaan meten de instrumenten ook chemische stoffen zoals acetyleen en stikstofoxide.
Op hetzelfde moment bekijken andere instrumenten de Marsbodem op zoek naar regio’s die meer methaan uitstoten dan andere. Zo hopen wetenschappers de bron van het methaan te vinden.

Een Marsrover staat klaar.

De naam van de missie (ExoMars) is een samentrekking van twee woorden: ‘exobiologie’ en ‘Mars’. Exobiologie gaat simpelweg over ‘buitenaards leven’ en dat is natuurlijk wat de wetenschappers graag willen ontdekken. Geen Marsmannetjes, maar gewoon kleine micro-organismen: daar zijn ze al lang tevreden mee.
Wetenschappers wachten ongeduldig op de eerste resultaten van ExoMars 2016, maar ze kijken ook vol verlangen naar de toekomst. Binnen twee jaar vertrekt immers de missie ExoMars 2018 naar de rode planeet, ditmaal met een passagier aan boord: een mini-jeep die tot wel twee meter diep in de Marsbodem kan boren. Spannende tijden dus. Want zeg nu zelf: als er iets leeft vlak onder het Marsoppervlak, dan kan je toch ook niet wachten om het te weten te komen?

Wil je meer weten? Dan klik hier.

Hoeveel methaangas is er?

De ExoMars-missie gaat op zoek naar methaan dat als spoorelement aanwezig is in de vluchtige Marsatmosfeer. ‘Spoorelement’ wil zeggen dat het methaan in heel, heel, heel kleine hoeveelheden aanwezig is.
Om het te vergelijken met de aarde: in onze atmosfeer is er ongeveer 1,8 ppm methaan aanwezig (dat is 1,8 methaandeeltjes per miljoen atmosfeerdeeltjes die je bekijkt). Op Mars is die concentratie wel tien keer kleiner. We spreken daar over 10 ppM: dat is 10 methaandeeltjes per miljard atmosfeerdeeltjes. Dit maar om te zeggen dat de ExoMarsmissie ambitieus is en zijn spectrometers erg gevoelig zijn.

Spectrometrie

Spectrometers kunnen enkel werken als er licht is. Ze moeten dus wachten tot de atmosfeer bestraald wordt door de zon. Vanaf dan kunnen ze de samenstelling van de ‘lucht’ bepalen doordat de aanwezige atomen het zonlicht zullen absorberen.
Hoe dat werkt? Absorptiespectrografie is gebaseerd op het principe dat vrije atomen stukjes van het licht absorberen. Elk atoom absorbeert zo zijn eigen golflengte, waardoor er bepaalde golflengtes zullen ontbreken in het lichtspectrum. Door het lichtspectrum dan te analyseren, zien we welke golflengtes er ontbreken en weten we dus ook welke elementen er aanwezig zijn in het gas.

Oud of nieuw methaan?

Het methaan op aarde komt voornamelijk van biologische activiteit. Zo komen de meeste emissies van de anaerobe activiteit van eencellige organismen die meewerken aan de afbraak van biomassa. Dat is bijvoorbeeld het geval met de micro-organismen die we vinden in de ingewanden van herkauwers (de winden van koeien zijn het meest sprekende voorbeeld) en het komt ook vaak voor in moerassige gebieden waar weinig zuurstof in het water zit.
Een groot deel van het methaan wordt nu geproduceerd, maar er zitten ook enorme hoeveelheden oud methaan opgeslagen in de permafrost op de Noord- en Zuidpool. Dat methaan kan er al duizenden jaren zitten. Tenslotte komt een deel van het methaan op aarde ook van vulkanische activiteit of hydrothermale bronnen in de oceaan.


Biologisch of geologisch methaangas?

De vraag reist dan ook: is het methaan op Mars afkomstig van een biologische of geologische bron? We kunnen immers enkel spreken van vroeger of huidig leven op Mars als het van een biologische bron afkomstig is. Anders is het geologisch en wordt het gewoon veroorzaakt door de planeet zelf. Een theorie die het geologisch methaan verklaart, is een serpentinisatie-reactie. Dat is een chemische reactie waarbij methaan vrijkomt dankzij de reactie tussen heet water (we weten al dat er op Mars water is in de vorm van ijs) en een gesteente (meer bepaald: magnesium ijzersilicaat, ook gekend als olivine). Het proces zou zich kunnen afspelen in de binnenste lagen van de planeet, waar de omgeving warmer is. En zo kan er ook methaan vrijkomen.
Hoe dan ook: het methaan dat we op Mars meten, is zeker recent. Minder dan 400 jaar oud, zegt ESA, want eenmaal het in de atmosfeer terecht komt, wordt methaan snel afgebroken door de ultraviolette straling van de zon.
De onderzoekers weten al dat er methaan zit in de atmosfeer van Mars. Vorige missies zoals de Mars Express (gelanceerd in 2003 en nog steeds actief) hebben dat al aangetoond. Het lijkt ook dat de hoeveelheid methaan een seizoensgebonden ritme volgt. En dat de concentraties snel evolueren.
Dit wijst op een aantal erg specifieke bronnen van methaan op de planeet. Maar wat zijn die bronnen? En waar kunnen we ze vinden? Twee sleutelvragen die de exobiologen maar wat graag willen beantwoorden met behulp van ExoMars2016!
De huidige Europese missie herinnert ons er aan je overal in het heelal chemische reacties kan vinden. Wist je dat sterren zelfs de belangrijkste bron van chemische elementen zijn? Vanaf hun ontstaan net na de Big Bang - 14 miljard jaar geleden - spuwen die sterren chemische elementen in de ruimte. Ook heel spectaculair! Maar dat is een ander verhaal… dat van het ontstaan van alle chemische elementen.

Bekijk zeker even dit filmpje:

 

Reageer

Fijn dat je van je laat horen!

Wil je werken in de chemie en de life sciences?