Dit gebeurt vaker in mijn experimenten, in dit geval een experiment met mijn nieuwe kunststof sediment. Het experiment loopt nog niet zoals gepland (dit soort fenomenen wil ik beperken), ik ben de opstelling nog aan het afstellen. Dus binnenkort meer. Maar dit was toch wel even spectaculair, vooral de hoeveelheid water die er uit de klif stroomt vind ik persoonlijk geweldig.

De afgelopen tijd ben ik een aantal keer op een basisschool geweest om daar te helpen aan een wetenschapsproject voor een plus-klas. Van groepen 4 tot en met 8 doen hier kinderen aan mee voor wie het reguliere onderwijs te weinig uitdaging biedt. Eén van de doelstellingen voor het project waar ik aan mee deed was het doorlopen van een wetenschappelijke cyclus, met als belangrijkste instrument een stroomgoot.

Zo’n wetenschappelijke cyclus werkt als volgt: 1)  je wilt iets weten (onderzoeksvraag), 2) je denkt na over een mogelijk antwoord (hypothese), 3) je bedenkt een experiment om de vraag te beantwoorden (methoden), 4) je rapporteert de uitkomsten (resultaten), 5) je beantwoord de vraag (conclusies) en tot slot, 6) het resultaat leidt tot nieuwe vragen en je kunt weer opnieuw beginnen.  Het leuke is dat kinderen heel goed in staat zijn deze cyclus te doorlopen. Sterker nog, ik denk dat het heel kindeigen is om op een onderzoekende manier de wereld te ontdekken. Helaas is het vaak zo dat in het basis- en voortgezet onderwijs de meester, juf /docent het antwoord weet en dat iets goed of fout is.

Presentatie van het onderzoek

In een paar maanden tijd hebben de kinderen een heuse stroomgoot gemaakt om allerlei schaalexperimenten met rivieren, delta’s enzovoorts uit te voeren. De experimenten werden vergezeld door afbeeldingen die ze maakten met Google Earth (en ook Google Mars). En aan het eind van de rit werden de onderzoekjes gepresenteerd op een poster of in een Powerpoint presentatie voor de hogere groepen. Erg leuk allemaal, hopelijk volgen meer scholen.

Meer info:

• Wetenschapsknooppunt Universiteit Utrecht
• Filmpjes van de experimenten (op YouTube)
• Presentatie Maarten Kleinhans over dit onderwerp (34 min. met film)
• de School: Klokbeker Ermelo

Warm Water

Vorige maand was de Rover Opportunity aangekomen op zijn nieuwe bestemming, de Endeavour krater (“Marsverkenner NASA krijgt na drie jaar nieuwe werkplek”, de Volkskrant, 10/08/2011). Op zich al nieuwswaardig want dit wagentje was bedoeld om na de landing in januari 2004 drie maanden rond te rijden. Drie jaar geleden begon de barre tocht van maar liefst 19 kilometer naar deze krater. Deze krater was uitgezocht omdat er aanwijzingen zijn dat er klei mineralen liggen, welke erop wijzen dat er ooit voor lange tijd water in heeft gestaan. Opportunity heeft een steen geanalyseerd, en op basis van de aanwezigheid van diverse scheikundige elementen is de conclusie getrokken dat er ooit, lang geleden, een warmwaterbron is geweest (“Weer spoor van water ontdekt op Mars”, de Volkskrant, 02/09/2011). 

Stond de hele krater vol met warm water? En wat betekent dit voor de mogelijkheden van leven op Mars? Er zijn veel meer aanwijzingen dat in diverse kraters een water heeft gestaan, gezien de delta afzettingen in vele kraters, maar warm? De aanwezigheid van warm water is interessant, maar het bewijs hiervoor is erg dun en bewijst nog niet dat er veel warm water is geweest. Deze theorie is trouwens niet nieuw, thermische bronnen worden vaak aangehaald als mogelijke oorzaak voor het smelten van een bevroren bodem waarbij plotseling grote hoeveelheden (koud) water vrijkomt. Mogelijke bronnen van hitte zijn meteoriet inslagen of hitte uit het binnenste van de planeet. Vooral dat eerste is erg aannemelijk als warmtebron in een krater, maar produceert slechts voor korte tijd warmte. Wat déze krater interessant maakt zijn de klei mineralen die wijzen op langere aanwezigheid van water (~ duizend jaar), maar zelfs dat is nog maar heel kort voor leven om te ontstaan (iemand beweerde laatst dat het in zes dagen kon, maar dat betwijfel ik).

Klik voor animatie

Zout Water

Vorige maand had de NASA met veel bombarie aangekondigd dat er op huidige satellietbeelden stromend water was gevonden. Een directe observatie van oppervlakte water is nog niet gedaan, maar er is een duidelijke ontwikkeling van stromingspatronen te zien in opeenvolgende beelden  (“Stroomt er soms zout water op Mars en leeft daar iets in?”, de Volkskrant, 05/08/2011 / “Is Mars Weeping Salty Tears?”, Science, 04/08/2011). Omdat het nu veel te koud is voor stromend water, wordt gedacht dat het om erg zout water gaat (bijna- tot volledig verzadigd), wat wél vloeibaar is bij de huidige temperaturen.

De stromingspatronen bevinden zich met name op hele steile hellingen, zo steil dat bij een kleine verstoring zand naar beneden stroomt — een zandlawine, zie filmpje hieronder. Zulk soort patronen zijn overigens al eerder waargenomen op Mars. Voor deze patronen is op zich geen water nodig, maar het is wel aannemelijk dat deze stroming is geïnitieerd door het smelten van ijs: deze patronen zijn allemaal op hellingen gevonden die richting de zon staan en actief waren tijdens de lokale ‘lente’. Als er vandaag de dag vloeibaar water is op Mars dan zou dat op zijn minst een keer aanwezig moeten zijn op satelliet beelden. Daar hebben we er nogal wat van, maar van water nog geen spoor — ik blijf sceptisch.

This post contains a few examples of the type of channels I am working on for my research. The image on the right shows an overview map with three locations, larger images of these locations are inserted at the the end of this post.

The colours in these images represent elevation (from low to high: white-purple-blue-green-yellow-brown), the shading in the image is an actual black and white image of the surface. This site is located somewhere at the north-eastern part of Mars (about 34N,18E).

All three sites sites show an upstream channel and a downstream delta (Fig. b and c show this best). An interesting detail is the elevation differences, which is more than one kilometre from the highest to the lowest point.

My research is focussed on the upstream channels. As you can see, these channels just starts somewhere inside the crater: there are no smaller channels feeding these channels. A possible explanation is that the water is coming from groundwater. I am trying to find out how this system works and, in more detail, try to say something about the time it took to develop and how many water was needed for that.

As I said, I’ve been working as a PhD researcher now for two weeks. In these weeks I’ve been exploring some of the basic concepts of my research. It is about channels on Mars. It is very clear that water once flowed on Mars, but for how long and how much water is very uncertain but important in understanding historic climate conditions. Astrobiologist need this informations in their quest for Martian life and a better understanding of climate systems is useful for us on Earth as well. I will work on the most upstream part of channels on Mars, where the channels start to form. A lot of these channels just start on a slope with no upstream channel, which could be an indication of groundwater coming to the surface at that point. Different landscape forms are formed by different hydrological conditions. I will try to link different conditions to different landscapes and then try to draw some conclusions about previous Martian hydrological conditions.

To explore the Martian landscape I am using data of the HRSC (High-resolution stereo camera), a camera on a satellite in orbit of Mars which makes images and elevation models. Here is a quick image I made using this data. In the pdf, the top image is from this data source, the others images are of a lower resolution from other satellites. The image shows the eroded sides of a valley. I don’t know the exact story yet or if this image will be used in my research, just consider it a nice image for now! Colours are elevation, light and dark shades are actual images.

De sneeuw is inmiddels gesmolten, maar gelukkig hebben we de fotos nog. Evenals de fotos van de kerstlunch met o.a. Japanse curry, Indiaase curry, Duitse aardappel salade, gebraden eend. De taart is mijn creatie.

In Engeland dicteren de ‘Health and Safety’ regels de dagelijkse gang van zake, tot ongenoegen van menig wetenschapper. Het komt neer op strikte, soms overdreven, regels over het gebruik van stoffen en apparatuur, en het doen en laten in het lab. En dat vergezelt met kilo’s papier werk. Het hoogtemodel / babypoeder verhaal werd uitgevoerd met hulp van twee collegas uit Durham, zij hebben het apparaat dat hoogtemodellen maakt (potentieel gevaarlijk als je je oog voor de laser houdt en geforceerd je oog open houdt). Het toeval wil dat diezelfde dag een Health and Safety inspectie zou plaatsvinden. Deze lui hebben een reputatie als zeiksnorren dus we gapten of we wel ons eet diploma hadden gehaald en geschikt waren om onze lunch te eten. Die middag kwam de inspectie langs, afdeling Durham was al naar huis. Het inspectie comité (witte jassen, notitieblok) inspecteerde bijna elke vierkante inch.  Het gebruik van de apparatuur was gelukkig goedgekeurd, er werd helemaal niets gevraagd over de dikke laag babypoeder die rond dreef en ze wilden ook niet weten hoe een vork-lift van 1.5 ton in het lab terecht was gekomen. Toen het comité wilde vertrekken dook een van de leden in de prullenbak en haalde hier een lunch verpakkingen uit, hij was not amused. Om de veiligheid van de wetenschapper te waarborgen zijn nu alle labs uitgerust met bordjes dat eten en drinken onder geen omstandigheid toegestaan is.

De experimenten zijn inmiddels helemaal klaar en het model is gedemonteerd, dat laatste in een fractie van de tijd van het optuigen van het ding. Nu ben ik bezig met het verwerken van de data, en het schrijven van een artikel over de stabiliteit van riviersplitsingen. Dat doe ik tot aan kerst, dan ben ik klaar hier. Voor wie dit nog niet via andere media meegekregen heeft: in januari begin ik als promovendus in Utrecht. Dan ga ik proberen in de komende vier jaar antwoord te geven op de vraag op het op Mars heeft geregend.

We hadden in het lab witte deeltjes, ik heb wit grind in mijn model en dat gaat niet werken, wit op wit. Dus heb ik zo’n 15000 witte bolletjes zwart geverfd. Tot zo ver niets aan de hand. Maar, deze balletjes bleven aan elkaar plakken in het water, ook niet goed. Om dat op te lossen leek het ons een goed idee om de oppervlakte spanning van het water te breken, en dat is precies wat zeep doet. ‘This will be enough’ was het oordeel van onze lab-techneut. Voor het resultaat: zie de foto’s:

Het schuim is ondertussen tot een acceptabele hoeveelheid gereduceerd.

M’n onderzoek loopt nu best goed. Vorige week met de echte metingen begonnen en het ziet er allemaal goed uit. Erg saai trouwens om te doen, hele dagen routine werk. Hopelijk gaat het zonder al te veel tegenslagen en kan ik er binnenkort wat resultaten van laten zien.