Heute ist der Mars ziemlich trocken, einst aber dürfte es dort reichliche Wasservorkommen gegeben haben
Illustr.: NASA/JPL-Caltech

Viele Indizien, die in den vergangenen Jahren zusammengetragen wurden, weisen darauf hin, dass der Mars einst ein durchaus lebensfreundlicher Ort gewesen ist. Vor vier Milliarden Jahren herrschten demnach auf dem Roten Planeten Temperaturen, die Wasser über längere Perioden flüssig hielten und womöglich sogar für ausgedehnte Ozeane sorgten.

Wie das überhaupt möglich sein kann, war lange Zeit rätselhaft, denn in der Frühzeit des Planetensystems strahlte die Sonne um rund 30 Prozent schwächer, was den Mars für die Existenz von flüssigem Wasser eigentlich zu kalt machen würde. Mittlerweile gehen Astronomen davon aus, dass der Mars einst zumindest vorübergehend eine bedeutend dichtere Atmosphäre mit einem hohen Anteil an Treibhausgasen besaß. Wissenschafter interessieren sich dafür, was davon heute noch übrig ist.

Heiße Quellen wie auf der Erde

Auch geologische Vorgänge scheinen damals lebensfreundliche Bedingungen begünstigt zu haben. Diese Annahme untermauert eine aktuelle Studie, die Forscher auf der Lunar and Planetary Science Conference (LPSC) in Texas präsentieren wollten. Doch dazu kam es letztlich nicht, weil die Konferenz wegen der Corona-Krise kurzfristig abgesagt wurde.

Seltsame Strukturen weisen auf frühere heiße Quellen hin.
Foto: NASA/Oehler et al.

Das Team um Dorothy Oehler vom Planetary Science Institute in Arizona verglich in seiner Untersuchung Bilder von merkwürdigen hellen Regionen auf dem Mars mit ähnlich aussehenden Gebieten auf der Erde. Das überraschende Ergebnis: Der Mars besaß vor mehreren hundert Millionen Jahren möglicherweise heiße Quellen, die jenen auf unserem Heimatplaneten glichen.

Einschlag mit Folgen

Die merkwürdigen Bereiche im Vernal-Krater in der Äquatorregion des Mars weisen helle, elliptische Formen auf – Strukturen also, die nach Ansicht der Forscher aussehen, als wäre dort früher Wasser aus dem Untergrund ausgetreten. Freigesetzt wurde dieses Wasser möglicherweise durch den Aufprall jenes Brockens, der den Krater geschlagen hatte. Auf ähnliche Weise dürften einst auch auf der Erde heiße Quellen entstanden sein.

"Wenn dies tatsächlich heiße Quellen waren, könnte man durch eine genauere Untersuchung vor Ort etwas über die lokale Bewohnbarkeit des Mars durch extremophile Mikroorganismen herausfinden", sagt Jessica Barnes von der University of Arizona, Koautorin der Studie. Diese Stellen wären damit perfekt, um nach Leben auf dem Mars zu suchen.

Die Höhenkarte eines Teils des Vernal-Krater, zeigt die entsprechenden Gebiete, wo früher möglicherweise heiße Quellen existierten.
Foto: NASA/ Oehler et al.

Hinweise auf verborgene Wasserreservoirs

Während die heutige Existenz von flüssigem Wasser auf der Marsoberfläche nach wie vor nicht eindeutig bewiesen ist, lässt sich früher vorhandenes Wasser durch entsprechende Moleküle, die im Marsgesteine gebunden sind, nachweisen. Um festzustellen, woher dieses Wasser kam, analysierten die Forscher Marsmeteoriten, die es bis zur Erde geschafft haben.

Eigentlich erwarteten die Wissenschafter, in allen untersuchten Meteoriten ähnliche chemische Signaturen vorzufinden, weil die meisten Modelle davon ausgehen, dass der Mars kurz nach seiner Entstehung vollständig von Magma bedeckt war. Ein solcher Ozean aus Gesteinschmelze hätte den Mantel des Planeten weitgehend durchgemischt. Tatsächlich aber fanden die Wissenschafter einige Marsmeteoriten, die sich von den anderen unterschieden. Dies könnte bedeuten, dass der Magma-Ozean nicht die gesamte Oberfläche bedeckte. Das wiederum lässt auf mehrere Reservoirs mit eingeschlossenem Wasser schließen.

Eine andere Möglichkeit, etwas über das Innenleben des Mars herauszufinden, besteht darin, die Eiskappen zu untersuchen, die aus einer Mischung aus gefrorenem Wasser und Kohlendioxideis bestehen. Eine Gruppe um Adrien Broquet von der Universität Côte d'Azur in Frankreich sahen sich deshalb Radar- und Höhendaten genauer an, die ebenfalls auf der LPSC vorgestellt werden sollten.

Die Nordpolkappe des Mars enthält Wassereis und eine überrasvhend große Menge an Kohlendioxid-Eis.
Foto: REUTERS/NASA

Kälter als gedacht

Liegen auf der Oberfläche eines Planeten riesige Eiskappen, lasten diese schwer auf dem Boden darunter. Wie stark der Boden dadurch absinkt, hängt unter anderem von der Temperatur ab: Ist der Untergrund kalt, ist er steifer und verformt sich weniger stark als wenn er warm ist. "Obwohl die Nordpolkappe des Mars sehr groß ist, verformt sie die Oberfläche kaum", sagt Broquet. Das könnte bedeuten, dass es weniger radioaktive Elemente gibt, die im Planeten Wärme erzeugen als gedacht.

Broquet und sein Team stellten außerdem fest, dass sich auf dem Nordpol des Mars eine überraschend große Menge an gefrorenem Kohlendioxid befindet, und zwar etwa zehnmal so viel wie am Südpol. Dies ist auf Grundlage der aktuellen Modellen zum Marsklima nur schwer zu erklären, denn bisher ging man davon aus, dass das Kohlendioxid während des Sommers in die dünne Atmosphäre verdampft und in kühleren Regionen in gefrorener Form wieder niedergeht. Ähnliche geschieht auch mit dem Wassereis auf dem Marsnordpol.

Rätselhafter Wasserkreislauf

Bisherige Beobachtungen haben derartigen Frost aber nur in relativ hohen Breiten ausfindig gemacht, wo die Luft tendenziell kälter und feuchter ist. "Wenn sich der gesamte atmosphärische Wasserdampf in flüssiger Form auf dem Boden ablagern würde, hätten wir es mit einer Schicht von etwa 50 Mikrometern Dicke zu tun", sagt Germán Martinez vom Lunar and Planetary Institute in Texas. Das ist ungefähr 1000 Mal weniger Wasser als in der Erdatmosphäre. Tatsächlich entdeckten Martinez und seine Kollegen mithilfe der ChemCam auf dem Marsrover Curiosity nur bei wenigen Gelegenheiten extrem dünnen Frostschichten.

"Für zukünftige bemannte Missionen müssen wir in der Lage sein, das Wetter und das Klima vorherzusagen", sagt Martinez. "Damit uns das gelingt, müssen wir den Wasserkreislauf auf dem Mars entschlüsseln." Das Verständnis dieses Zyklus ist auch wichtig dafür, Wasser aus dem Boden gewinnen zu können, was für zukünftige Marsforscher von entscheidender Bedeutung sein wird. (tberg, 5.5.2020)