Student bootst Mars-overstromingen na in zandbak

Wat voor weer zou het zijn geweest op Mars? Student Aardwetenschappen Lisanne Braat bestudeerde het oerklimaat van de planeet Mars door te kijken naar overstromingen van kratermeren.

Een bachelorthesis over oeroude rivieren op Mars: geen doorsnee onderwerp voor een student die een opleiding volgt over de aarde. Toch waagde Lisanne Braat zich aan een onderzoek naar het vroegere klimaat op Mars. Ze keek naar uitstroompatronen van kraterrivieren. Ze wilde weten hoe die tot stand kwamen. De riviersystemen op Mars lijken erg op die van de aarde, aldus Lisanne, dus valt met kennis van de aarde te leren over Mars en andersom.  
Lisanne’s thesis bleef niet onopgemerkt. Op 21 november 2012 mocht ze haar onderzoek waarvoor ze een 8 kreeg, presenteren tijdens de Student Research Conference in het Academiegebouw van de Universiteit Utrecht. Met dit jaarlijkse evenement wil universiteitenvereniging VNSU onderzoek van bachelorstudenten breder zichtbaar maken. 
Hoe kwam je bij Mars terecht?
“Op de middelbare school werd ik al gegrepen door bijzondere geologische verschijnselen en natuurrampen op aarde.Na het lezen van een paper over rivieren op Mars, raakte ik geboeid door natuurverschijnselen op andere planeten. Mars is bijvoorbeeld veel kouder dan de aarde, de luchtdruk is erg laag en er is minder zwaartekracht dan op aarde. Wat zijn daarvan de effecten? We kunnen veel leren over de geschiedenis van Mars door het klimaat te bestuderen. Het is een spannend onderzoeksgebied, omdat er nog maar weinig informatie hebben.”
Wat heb je precies onderzocht?
“Mijn thesis gaat over overstromingen van kratermeren op Mars. Dat gebeurde regelmatig, en het had enorme gevolgen voor de oppervlakte-morfologie van deze planeet. Ik wilde weten hoe zo’n overstroming verliep, hoe het water zich ‘gedroeg’ en wat het resultaat was van zo’n krateroverstroming.
“Kratermeren zijn erg belangrijk om de geschiedenis van Mars te begrijpen: ze bevatten veel gegevens over de fysische, chemische en biologische omstandigheden in het verleden. Het is best apart dat het proces van overstroming nooit is getest of nagebootst, ook al is de theorie algemeen geaccepteerd. De experimenten die ik heb gedaan, waren dus helemaal nieuw.”
Hoe heb je je onderzoek uitgevoerd?
“Ik heb dagenlang in een grote zandcontainer doorgebracht. In het sediment had ik een opstelling gemaakt van de oppervlakte van Mars. Voorafgaand aan mijn experimenten had ik een overzicht gemaakt van de verschillende kratervormen die er nu op Mars te zien zijn. Deze heb ik stuk voor stuk nagebouwd in mijn opstelling. Bij elk experiment van een krateroverstroming veranderde ik de situatie: een steilere helling, een diepere krater enzovoort. Onder de container lag een pompsysteem dat het water via slangetjes rondpompte. Ik kon de krater dus eindeloos laten overstromen en het water zijn weg laten vinden. Met camera’s en een 3D-scanner heb ik de gesimuleerde overstromingen opgenomen en geanalyseerd. Vervolgens heb ik mijn bevindingen vergeleken met satellietbeelden van Mars.”

Wat is je belangrijkste conclusie?
“Het overstromen van een kratermeer en het ontstaan van uitstroompatronen gebeurt heel snel en krachtig – veel sneller dan onderzoekers eerder aannamen. Het is – zoals geografen dat noemen – een catastrofaal proces. Kraters ontstonden na inslagen van meteorieten, en vulden zich met grondwater, regenwater of water uit een andere bron. Als een krater te vol werd, brak hij door. Onmiddellijk ontstonden er kaarsrechte geulen van water die zich insneden. Dit ging met een enorme kracht gepaard, omdat het water langs een steile helling naar beneden stroomde. Hierdoor vond er veel erosie plaats. Door geulen die zich nog een beetje verlegden, ontstonden er rivierterrassen. Het is bijzonder om dit proces te begrijpen, omdat eerder werd aangenomen dat het vormen van dit soort rivieren op Mars een zeer langdurig proces was. Maar het blijkt dus in een mum van tijd gebeurd te zijn.”
Waarom wilde je dit proces doorgronden?
“Dat er ooit water was op Mars, daar zijn wetenschappers het wel over eens. Maar onder welke klimatologische omstandigheden dit water kon stromen, dat is nog erg onzeker. Voor stromend water is een temperatuur boven het nulpunt vereist – anders zou het bevriezen. Mijn onderzoek hangt dus nauw samen met de vraag hoe het klimaat op Mars er vroeger uit heeft gezien. Onderzoekers gaan er nu vanuit dat er langdurige klimaatveranderingen zijn geweest op Mars. Maar mijn resultaten laten juist zien dat het proces van stromend water heel snel ging. Hieruit zou je kunnen concluderen dat er dus geen langdurige klimaatveranderingen nodig zijn geweest, maar dat het klimaat juist erg had kunnen schommelen door bijvoorbeeld vulkanische activiteit.”
Je volgt nu de onderzoeksmaster Earth, Surface & Water. Zie je je toekomst in het onderzoek?
"Dat weet ik nog niet precies, maar ik vind het wel erg interessant. Ik vind het leuk om de geheimen van planeten te ontrafelen en me verder te verdiepen in de fysische omstandigheden van planeten. Ik zou bij een onderzoeksinstituut kunnen werken, of een overheidsinstelling. Een commerciële functie zou in elk geval niks voor mij zijn.”