Das Mars-Paradoxon

Wie eines der größten Wunder des Mars ungelöst geblieben ist

Eine Kamera auf dem Mars Reconnaissance Orbiter hat dieses Bild von Hanglinien aufgenommen. Die dunklen Streifen ändern sich im Laufe der Jahreszeiten und deuten möglicherweise auf salziges flüssiges Wasser auf der Marsoberfläche hin. Falschfarbenbild von NASA / JPL-Caltech / Univ. von Arizona.

Beim Betrachten von Bildern des Mars erinnere ich mich an seine Vielseitigkeit. Sanddünen und charmante kleine kugelförmige Kieselsteine ​​auf der Oberfläche erzeugen die gleichen beruhigenden Muster, die wir hier auf der Erde finden. Die Hänge des rosigen Sandes sind an ihren Gipfeln wunderschön hervorgehoben, fast wie Wellen, aber so weitläufig, dass sie für einige der Rover, die in den Meridianebenen steckten und schließlich von unerbittlichen Sandstürmen getötet wurden, zum Fegefeuer wurden. Der marsianische Sonnenuntergang ist kühl und blass im Vergleich zu unserem und füllt den fremden Himmel mit einer Farbe, die so komponiert und so milchig blau ist. Und während ein Großteil dieses Planeten an die Erde erinnert, ist Mars auch unsere Vorstellung von der Zukunft. Es ist aufregend und voller Potenzial, die Menschheit zu wahren Entdeckern des Sonnensystems zu machen. Sein roter Eisenoxidkörper bietet sich als Zuhause an. Der Planet hat auch eine der faszinierendsten Fragen der Wissenschaft aufgeworfen: Hat der Mars einst das Leben unterstützt?

Auf der Erde braucht das Leben drei grundlegende Dinge, um zu überleben. Die erste ist Energie, wie Sonnenlicht für unsere Ernte und unsere Maschinen oder Nahrung für unseren Körper. Der zweite ist Wasser und schließlich organische Stoffe (Dinge wie Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff). Das Sonnenlicht lieferte den Rovern Energie, damit sie später im Sedimentgestein des Gale Crater organische Stoffe entdecken konnten. Die Proben bestätigten auch, dass der Boden alkalisch war und tatsächlich die richtigen Nährstoffe enthält, um das Leben von Pflanzen und Mikroben zu unterstützen. Aber der atemberaubendste Aspekt des Planeten muss sein Überfluss an Wasser sein.

Riesige Ansammlungen von Eis bedecken sowohl die Pole als auch den Untergrund und einige ultrareine Gletscher sind bis zu 100 Meter dick. Diese Ablagerungen direkt unter der Oberfläche sind wunderschön sauber und enthalten kaum Ablagerungen wie Steine ​​oder Staub. Sie deuten auf uralte Schneestürme hin, die den Sandstürmen der heutigen Zeit ähneln. Die Rover fahren durch Seeböden und Deltas und untersuchen Felsen, die auf einen Wasserkreislauf hinweisen, der für Sediment- und Schlammablagerungen verantwortlich ist. Dasselbe Sediment - zusammen mit Felsblöcken - weist auf Tsunami-Einflüsse und sogar einen vorläufigen Ozean im Norden hin. Es gibt sogar geologische Beweise dafür, dass es auch hier einmal geregnet hat. Und während das meiste Wasser heute gefroren ist oder die Atmosphäre durchdringt, ist auch auf dem Mars flüssiges Wasser vorhanden.

Mars-Kugeln, manchmal auch als

Neben den wiederkehrenden Hanglinien wurde 2018 angekündigt, dass ein unterirdischer See unter Eisschichten am Südpol des Planeten vergraben wurde. Obwohl der See flüssig ist und 20 km lang ist, ist er eher eine Salzlake oder sogar ein Schlamm als die typischen klaren Sommerseen, an die wir gewöhnt sind. Das MARSIS-Instrument der Europäischen Weltraumorganisation konnte das Wasser mithilfe von Radar aufspüren. Es erhielt ähnliche Signale wie auf der Erde, wenn flüssiges Wasser unter dem Eis schwappt. Die Auflösung von MARSIS ist jedoch begrenzt, und aus diesem Grund schätzen die Wissenschaftler, dass es noch viel mehr Gewässer gibt, die wir noch nicht erkennen können. Der See wäre dank der Anwesenheit von Perchloraten, einer Klasse von Salzen, die den Gefrierpunkt von Wasser senken, flüssig geblieben.

Flüssiges Wasser auf dem Mars unterscheidet sich von gefrorenen Ablagerungen und ist möglicherweise substanzieller, weil es zu Nachhaltigkeit führt. Beweise wie die Hanglinien und Seen weisen auf mögliche Grundwasserleiter und Brunnen hin. Nach dem Filtern könnten sie Trinkwasser, atmungsaktive Luft und Raketentreibstoff liefern. Dies ist möglich aufgrund der Wasserstoff- und Sauerstoffzusammensetzung von Wassermolekülen, die gespalten werden können. Ganz zu schweigen davon, dass Mikroben in den kalten salzigen Gewässern gedeihen können. Schließlich überleben sie hier auf der Erde unter noch härteren Bedingungen.

Es gibt jedoch das, was die NASA das Paradox des alten Mars nennt.

Streifen aus türkisfarbenem Material liegen nicht mehr als einen Meter unter erodierten Ufern. Wissenschaftler glauben, dass dieses Material Wassereis ist. Bild von der NASA / JPL / University of Arizona.

Alle diese Beweise für frühere Wassersysteme haben keine bestätigte Erklärung und führen zu Theorien darüber, wie flüssiges Wasser mit Befunden aus Oberflächenproben hätte in Konflikt geraten können. Während die ersten Milliarden Jahre wahrscheinlich die wärmsten und feuchtesten waren, besteht das Problem darin, dass die Sonne nur etwa 60% so heiß war wie heute. Und obwohl Isotopenverhältnisse darauf hindeuten, dass die Marsatmosphäre dicker war und mehr Wärme einfangen konnte, hätte es noch nicht ausgereicht, flüssiges Wasser für sehr lange Zeit zuzulassen. Diese beiden Faktoren - Atmosphäre und Sonnenlicht - waren die Hauptmerkmale, auf die sich Wissenschaftler stützten, um die uralte wässrige Umwelt zu erklären. Was wir aus Beobachtungen wissen, ist, dass alle Ozeane in nur 4.000 Jahren zugefroren wären, und wenn ein Ozean während der hesperischen Periode des Mars (vor etwa 2–3 Milliarden Jahren) existiert hätte, hätte die dünne Atmosphäre das Gewässer zum Verdampfen gebracht . Ein Artikel von Forschern des französischen Zentrums für wissenschaftliche Forschung nutzt diese Fakten, um Ereignisse wie die Auswirkungen des Tsunami zu bestreiten. Wenn der Ozean von Anfang an nicht existierte, können Ablagerungen durch Grundwasserabflüsse und plötzliche geologische Veränderungen entstanden sein. Eine noch unwahrscheinlichere Lösung sind wiederholte Asteroideneinschläge: Der erste taut den gefrorenen Ozean auf, der zweite löst den eigentlichen Tsunami aus.

Der junge Mars hatte auch nicht genug Kohlendioxid, um einen Treibhauseffekt hervorzurufen. Mineralien aus Gesteinen besagen, dass selbst wenn die Atmosphäre 100-mal so viel Kohlendioxid enthalten würde, es nicht ausreichen würde, das Wasser flüssig zu halten. Die Grundgesteinsproben enthalten weitaus weniger Karbonat als bei einer dicken CO2-Atmosphäre. Selbst nach zwei Jahrzehnten der Suche sind die Carbonatablagerungen weitaus geringer als erwartet. Erfolgreiche Modelle mischen Kohlendioxid mit Wasserstoff, aber die Wissenschaftler sind sich nicht sicher, wie sich eine solche Zusammensetzung bilden würde, geschweige denn, sie bleiben konstant. Es gab auch keine Eiskeile oder andere Anzeichen für ein Gefrieren im Gale Crater, was bedeutete, dass der See dort flüssig und nicht flüssig unter dem Eis war.

Eine Darstellung, wie die Marsoberfläche einmal ausgesehen haben könnte. Bild von Jon Wade und James Moore.

Derzeit untersuchen Wissenschaftler Methan, um das Paradoxon zu lösen. Methan ist genau wie Kohlendioxid ein Treibhausgas, aber es ist je nach Zeitskala 28- bis 100-mal stärker. Wenn die frühe Marsumgebung die richtige Mischung aus Methan, CO2 und Wasserstoff hätte, könnte dies die wasserführenden Temperaturen erklären. Untersuchungen haben ergeben, dass dieses Gemisch eine bessere Absorption von Strahlung bewirkt, so dass Methan und Wasserstoff bisher stark unterschätzt werden konnten. Aber während Methan im Laufe der Zeit in Wasserstoff umgewandelt werden kann, ist der Ursprung des Methans an und für sich ein Rätsel. Methan hier auf der Erde wird hauptsächlich von lebenden Organismen verursacht - von Mikroben, Menschen und Tieren. Dies bedeutet, dass Mikroben vor Milliarden von Jahren für die tropischeren Mars-Temperaturen verantwortlich sein könnten.

Modelle, die zeigen, dass die globale Erwärmung auch durch Eisauftauen verursacht wurde, das durch eine Neigung der Marsachse in Bewegung gesetzt wurde, die es ihm ermöglichte, mehr Sonnenlicht zu empfangen. Methan, das früher im Eis gefangen war, hätte dann hunderttausende Jahre lang die Luft durchdrungen, bis die Sonne die Methanmoleküle aufgelöst und uns das kältere Klima gegeben hätte, das wir heute sehen.

Mit dem kürzlichen Tod von Opportunity ist der einzige Rover auf dem Mars die Neugierde. Es könnte der treffendste Name für ein Schiff sein, das den Planeten erkundet. Der Mars hat ein so komplexes Terrain und eine so komplexe Geschichte wie die Erde. Beide Planeten sehen auf ihren Bildern nur von weitem schlicht aus. Einer ein hellblauer Punkt und der andere ein schwülroter. Aber wenn man an ihrer Oberfläche ist, kann man verstehen, dass es dort eine Vergangenheit gibt, eine turbulente von Veränderungen und Stürmen und vielleicht Leben - eine merkwürdige Entwicklung von Ereignissen. Und auf beiden Planeten auch eine Zukunft für die Menschheit.