Studie: Der Mars besitzt noch viel mehr Wasser als bislang gedacht

Mosaik-Aufnahme des Mars durch die NASA-Sonde „Viking Orbiter“. Copyright: NASA/JPL-Caltech/USGS
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Mosaik-Aufnahme des Mars durch die NASA-Sonde „Viking Orbiter“. Copyright: NASA/JPL-Caltech/USGS

Mosaik-Aufnahme des Mars durch die NASA-Sonde „Viking Orbiter“.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/USGS

Pasadena (USA) – Bislang gingen Planetenwissenschaftler davon aus, dass der Mars zwar einst einen gewaltigen Ozean, Meere, Flüsse und Seen besaß, dass dieses Wasser aber schon lange aufgrund der geringeren Schwerkraft des nicht mehr vorhandenen Magnetfeldes und der extrem dünnen Atmosphäre unwiederbringlich ins All verschwunden ist. Eine neue Studie zeichnet nun ein neues Bild: Statt ins All entwichen, dürften große Mengen des Marswassers noch immer in der Planetenkruste gebunden sein.

Wie die NASA berichtet, gehen bisherige Studien und Berechnungen davon aus, dass der Mars vor Jahrmilliarden noch über genügend Oberflächenwasser verfügt hatte, um damit einen Ozean zu füllen, der die gesamte Planetenoberfläche mit einer Tiefe von einem 100 bis 1.500 bedeckt hätte. Diese Wassermenge entspricht in etwa dem halben Volumen des Wassers unseres Atlantiks.

Während tatsächlich ein Anteil dieses Mars-Wassers bereits ins All entschwunden ist, könnten bis heute zwischen 30 und 99 Prozent dieses Wassers in der Planetenkruste gebunden sein.

Wie das Team um die Doktorandin Eva Scheller vom California Institute of Technology (Caltech) auf der „52nd Lunar and Planetary Science Conference“ (LPSC) berichtete, erkläre der atmosphärische Verlust des Wassers nicht vollständig die vorliegenden Beobachtungsdaten und Berechnungen darüber, wie viel Wasser der frühe Mars einst besaß.

Konkret haben die NASA-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler die Wassermenge auf dem Mars über die Zeiten hinweg und in all seinen Formen (Dampf, flüssiges Wasser und Eis), sowie die chemische Zusammensetzung der heutigen Planetenatmosphäre und -kruste analysiert und dabei insbesondere das Verhältnis der Deuterium- und Wasserstoffisotope (D/H) untersucht.

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„Während Wasser zwar aus Wasserstoff und Sauerstoff besteht, entstehen nicht alle Wasserstoffatome auf die gleiche Art und Weise“, erläutern die NASA-Forschenden. „Der Großteil an Wasserstoffatomen hat nur ein Proton innerhalb des Atomkerns, während ein kleiner Anteil (ca. 0,02 Prozent) als Deuterium bzw. sogenanntem schweren Wasserstoff existiert, der ein Proton und ein Neutron besitzt. Der leichtgewichtigere Wasserstoff entweicht aufgrund der geringeren Schwerkraft des Mars sehr viel leichter ins All als sein dichteres Gegenstück. Deshalb hätte ein Wasserverlust über die obere Atmosphäre auch eine erkennbar andere Signatur in Form eines bestimmten Deuterium-Wasserstoff-Verhältnisses in der Mars-Atmosphäre al diese zu beobachten ist. In einem solchen Fall würden wir große Mengen an zurückgebliebenem Deuterium sehen.“

Der Verlust des Mars-Wassers alleine durch die Atmosphäre könne aber weder das beobachtete Deuterium-Wasserstoff-Signal in der Marsatmosphäre noch die einstigen großen Wassermengen erklären.

Stattdessen vermuten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun eine Kombination zweier Wasserverlust-Mechanismen auf dem Mars: Zum einen das Binden von Wasser in Mineralien innerhalb der Planetenkruste und zum anderen den Schwund durch die Atmosphäre. „Auf diese Weise kann das beobachtete Deuterium-Wasserstoff-Verhältnis in der Marsatmosphäre erklärt werden.“

„Wenn Wasser mit Gestein interagiert, bildet sich durch chemische Verwitterung bestimmte Formen von Ton- und anderen Mineralien, die Wasser als Teil ihrer Mineralstruktur beinhalten. Dieser Prozess existiert sowohl auf der Erde wie auch auf dem Mars. Auf der Erde schmilzt die alte Kruste nach und nach in den Mantel und bildet zwischen den Plattengrenzen neue Kruste, wodurch Wasser und andere Moleküle recycelt werden und durch Vulkanismus wieder in die Atmosphäre gelangen. Der Mars hat jedoch keine Plattentektonik, weshalb die Austrocknung der Planetenoberfläche, so sie einmal eintritt, dauerhaft ist. Das Wasser wird also dauerhaft in der Planetenkruste eingesperrt oder verschwindet durch die dünne Atmosphäre.“

Während das Hauptziel des neuen NASA-Mars-Rovers „Perseverance“ die Suche nach Spuren einstigen Mars-Lebens ist, gehört zur Mission „Mars 2020“ auch das Einsammeln erster Mars-Proben, die mit einer zukünftigen Mission zurück zur Erde transportiert werden sollen. Mit diesen Proben könnten dann in irdischen Laboren nicht nur nach Mars-Mikroben gesucht, sondern auch die aktuelle Hypothese der Forschenden überprüft werden.




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Quelle: NASA/JPL

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