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Marsforschung : Die nasse Vergangenheit des roten Planeten

Der Rote Planet, fotografiert vom Weltraumteleskop Hubble am 12. Mai 2016 Bild: Esa, Nasa

Der Mars-Rover „Curiosity“ hat getrockneten Schlamm entdeckt. Wie es damals flüssiges Wasser auf dem kalten Planeten geben konnte, ist aber ein Rätsel. Methangas könnte der Schlüssel sein.

          Heutzutage sind die Bedingungen auf unserem Nachbarplaneten Mars alles andere als besonders lebensfreundlich. Die dünne Atmosphäre, die größtenteils aus Kohlendioxid besteht und wahrscheinlich im Laufe der Zeit vom Sonnenwind davon getragen wurde, ist nicht in der Lage, durch die Speicherung von Wärme zu verhindern, dass die Marsoberfläche nachts bis etwa -100 Grad Celsius abkühlt. Der Atmosphärendruck beträgt weniger als ein Prozent des irdischen Wertes auf Meereshöhe. Um auf der Erde einen Druck wie auf der Marsoberfläche zu erfahren, müsste man sich auf eine Höhe von mehr als 30 Kilometer über dem Erdboden bewegen. Flüssiges Wasser, das gemeinhin als eine Voraussetzung von Leben betrachtet wird, kann unter diesen Bedingungen heute auf dem Mars nicht mehr existieren. Entweder es gefriert, oder es geht direkt vom festen Aggregatzustand in den gasförmigen über.

          Sibylle Anderl

          Redakteurin im Feuilleton.

          Dass dies allerdings einmal anders war, wissen wir auf der Grundlage verschiedenster Beobachtungen. Die Struktur der Marsoberfläche lässt darauf schließen, dass einst reißende Fluten, Flüsse, Seen und Gletscher unseren roten Nachbarn geprägt haben. Steine und Mineralien, die wir heute beobachten, scheinen sich unter Einwirkung von flüssigem Wasser gebildet zu haben. Einen weiteren Hinweis auf die vergangene Existenz flüssigen Wassers hat nun der Curiosity Mars Rover der Nasa entdeckt. Im Gale-Krater untersuchte der Rover eine Region, deren Oberfläche so aussieht, wie wir es von der Erde her kennen wenn Schlamm trocknet und sich Trockenrisse entwickeln. Wissenschaftler um Nathan Stein, Doktorand am California Institute of Technology, gehen davon aus, dass es sich bei der Bodenformation um Überreste genau dieses Phänomens handelt, bei dem eine Oberfläche nach einer nassen Phase getrocknet ist. Wenn sich diese Interpretation bestätigen sollte, wären dies die ersten Trockenrisse, die auf dem Mars bisher gefunden wurden.

          Eine von „Curiosity“ fotografierte Gesteinsformation, die von der feuchten Vergangenheit des Mars zeugen soll.

          Es wird angenommen, dass die Oberflächenstruktur vor mindestens drei Milliarden Jahren gebildet und zunächst von Sedimentschichten überdeckt wurde, bevor der Wind diese Schichten wieder abtrug. Diese Vermutung passt gut zusammen mit Beobachtungen, die Curiosity in den vergangenen Monaten gemacht hat, und die Hinweise auf urzeitliche Seen verschiedener Tiefe und Ausdehnung in dem von ihm untersuchten Gebiet lieferten.

          Treibhauseffekt einst auf dem Mars?

          Die Existenz von flüssigem Wasser auf dem Mars vor mehr als drei Milliarden Jahren stellt die Wissenschaft allerdings vor ein Rätsel, da zu dieser Zeit die Sonne etwa dreißig Prozent schwächer strahlte als heute. Es muss daher einen Prozess gegeben haben, der die resultierenden, kalten Oberflächenbedingungen entsprechend aufgewärmt hat. Eine naheliegende Lösung für dieses Problem könnte das Auftreten eines starken Treibhauseffektes liefern, allerdings war bisher unklar, wie es zu einem solchen Treibhauseffekt im Detail kommen konnte. Kohlendioxid allein ist, wie Modellberechnungen gezeigt haben, nicht in der Lage, die Oberflächentemperaturen genügend zu erhöhen. Auch ein Meteoriteneinschlag oder die Freisetzung vulkanischen Schwefeldioxids konnten im Modell keine Bedingungen erzeugen, die flüssiges Wasser ermöglicht hätten.

          Der Marsrover „Curiosity“

          Wie russische und amerikanische Forscher nun auf der Grundlage von Klimaberechnungen in den „Geophysical Research Letters“ berichten, könnte der Schlüssel in der Freisetzung von Methan durch geologische Prozesse liegen. In ihren Modellen identifizierten sie das Zusammenwirken von Wasserstoff, Kohlendioxid und Methan erstmalig als einen möglichen, äußerst effizienten Mechanismus zur Aufheizung der Marsatmosphäre. Wasserstoff und Methan, die heute in der Marsatmosphäre nicht mehr häufig zu finden sind sind, wären seitdem als leichte Gase ins All entwichen. Über die genauen Prozesse, die auf dem Mars zu einer methanhaltigen Atmosphäre geführt haben mögen, können die Autoren nur spekulieren. Eine zeitweise Freisetzung von Methangas ist aber zumindest ein Phänomen, das beispielsweise vom Saturnmond Titan bekannt ist.

          Das Forschungsergebnis ist in seiner Reichweite nicht nur für das Verständnis des Planeten Mars relevant, sondern zeigt außerdem, wie sehr das Urteil über die Lebensfreundlichkeit eines Planeten von der Zusammensetzung seiner Atmosphäre abhängt. Planeten, die mit einer Kohlenstoffdioxid-reichen Atmosphäre  zu weit vom Mutterstern entfernt wären, um genügend hohe Temperaturen für flüssiges Wasser zu erreichen, könnten mit einer Methan-reichen Atmosphäre durchaus als lebensfreundlich einzustufen sein. Einmal mehr zeigt sich also: auf der Suche nach „zweiten Erden“ ist der Abstand zur Sonne nicht der einzig relevante Parameter, wirklich interessant wird es, wenn auch Informationen zur Chemie vorliegen.

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