Neue Erkenntnisse zum rätselhaften Mars-Methan

Symbolbild: Selfie des Mars-Rovers „Curiosity“. Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS
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Symbolbild: Selfie des Mars-Rovers „Curiosity“. Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Symbolbild: Selfie des Mars-Rovers „Curiosity“.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Greenbelt (USA) – Seit 2003 beobachten Planetenwissenschaftler mit unterschiedlichen Instrumenten Methan in der Mars-Atmosphäre und rätseln darüber, ob das Mars-Methan geologischen oder gar biologischen Ursprungs sein könnte. Einhergehend mit dieser Frage stellt das Mars-Methan für Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aber noch vor ein weiteres Rätsel: Nicht alle Instrumente können das Gas detektieren. Eine neue Studie scheint nun zumindest dieses Rätsel beantworten zu können.

So konnte beispielsweise der NASA-Marsrover “Curiosity” wiederholt Methanausgasungen unmittelbar über der Marsoberfläche im Gale-Krater direkt messen – der Spurengas-Orbiter der europäischen Mission „ExoMars“ fand hingegen rund um die Ortungszeit des Rovers keine Spuren von Methan in der Marsatmosphäre.

„Als der ‚Trace Gas Orbiter‘ 2016 seinen Dienst aufnahm, waren wir geradezu sicher, dass wir Spuren von Methan überall auf dem Mars finden würden”, erläutert Chris Webster vom Team des “Tuneable Laser Spectrometer” (TSL) an Bord von “Curiosity”. Doch während „Curiosity“ zunächst weniger als ein halbes Teil pro Milliarde an Methan im Gale-Krater ermitteln konnte – was etwa einer aufgelösten Messerspitze Salz in einem Olympia-Schwimmbecken entspricht – stiegen die Werte immer wieder bis auf 20 Teile pro Milliarde an. „Als dann die Europäer aber erklärten, dass sie gar kein Methan messen konnten, war das schon ein ganz schöner Schock.“

Tatsächlich konnten diese Unterschiede in den Messungen zunächst nicht erklärt werden.

Während einige anfänglich vermuteten, dass der Rover selbst das Gas von sich geben könnte, überprüften Webster und sein Team jegliche möglichen und nahezu unmöglichen Erklärungsansätze: „Wir haben wirklich alles in Betracht gezogen, um uns zu versichern, dass die Messungen des Rovers korrekt waren – und das waren sie“, berichten Webster und sein Team aktuell im Fachjournal „Astronomy & Astrophysics“ (DOI: 10.1051/0004-6361/202040030).

Schon zuvor hatten andere Forscher vermutet, dass die positiven Rover-Messungen etwas mit der Tages- bzw. Nachtzeit zu tun haben könnten, während derer die Messungen durchgeführt wurden. Tatsächlich ist das TLS des Rovers aufgrund des hohen Energiebedarfs hauptsächlich während der Mars-Nächte im Einsatz, wenn die meisten anderen Instrumente an Bord von „Curiosity“ nicht im Einsatz sind: “Während der Mars-Nacht ist aber auch die Marsatmosphäre eher ruhig, und Methan, das aus dem Untergrund austritt, sammelt sich in der Nähe der Oberfläche, wo es vom Curiosity und dem TLS detektiert werden kann“, erläutert der Mitautor John E Moores von der kanadischen York University. „Der ‘Trace Orbiter’ hingegen benötigt für seine Messungen Sonnenlicht, um Methan ausfindig machen zu können und kann das erst ab einer Höhe von etwa 5 Kilometern oberhalb der Oberfläche. Zudem durchläuft jede Form von Atmosphäre gerade in der Nähe der Planetenoberfläche einen Tag-Nacht-Zyklus, wenn die Sonnenwärme die Luft erwärmt und diese aufsteigt, sich des Nachts aber wieder abkühlt und niedersinkt. Das Mars-Methan ist jedoch während der Nacht zunächst in Bodennähe gebunden und vermischt sich dann während des Tages in der Atmosphäre bis auf nicht mehr detektierbare Werte.“

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Anhand dieser Abgleiche haben die Forschenden nun festgestellt, dass kein Instrument im Marsorbit das Gas ausmachen kann. Um die Theorie der Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen zu überprüfen, haben sie nun auch hochwertige TSL-Messungen bei Tag durchgeführt und konnten so Methan über den Verlauf eines Mars-Tages messen.

Die Messungen bestätigten dann tatsächlich die zuvor gemachten Vorhersagen, laut derer der Anteil des Methans während des Tagesverlaufs bis auf null absinken und während der Nächte wieder auf die bekannten Werte ansteigen sollte. Damit bestätigt die neue Studie auch den schon zuvor beobachteten Tag-Nacht-Rhythmus der Gasaustritte aus dem Boden des Gale-Kraters (…GreWi berichtete) und kann auch erklären, warum der Orbiter das Gas nicht orten kann.

Neben der Frage nach dem Ursprung des Mars-Gases, deren Antwort auf mikrobisches Leben im Marsuntergrund hinweisen könnte, stellt auch ein weiterer Aspekt des Mars-Methans die Forschenden weiterhin vor ein Rätsel: Bei Methan handelt es sich um relativ stabile Moleküle, die in der Marsatmosphäre rund 300 Jahre lang bestehen sollten, bevor sie von der solaren Strahlung zersetzt werden. Wenn Methan also fortwährend aus dem Boden austritt, so sollte es sich in der Atmosphäre ansammeln und dort für rund 300 Jahre halten. Tut es aber offenbar nicht. „Wir müssen herausfinden, ob es auf dem Mars einen Mechanismus gibt, den wir noch nicht kennen, der aber das Methan in deutlich weniger Zeit als 300 Jahre auflöst.“




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Recherchequellen: NASA

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