Ah, die gute alte Zeit. Der Mars Express der ESA bildete Reull Vallis ab, eine flussähnliche Struktur, von der angenommen wird, dass sie sich gebildet hat, als in der fernen Vergangenheit des Mars fließendes Wasser floss und auf seinem Weg zum Boden des Hellas-Beckens einen steilen Kanal schneidet. Eine dickere Atmosphäre, die neben Kohlendioxid auch Methan und Wasserstoff enthielt, könnte einer neuen Studie zufolge in der Vergangenheit zu verschiedenen Zeiten flüssiges Wasser auf dem Mars fließen lassen. Bildnachweis und Copyright: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)
Wasser. Es geht immer um das Wasser, wenn es darum geht, das Potenzial eines Planeten zur Unterstützung des Lebens abzuschätzen. Der Mars kann etwas flüssiges Wasser in Form von gelegentlichen salzige Ströme Kraterwände hinunter, aber die meisten scheinen im Polareis eingeschlossen oder tief unter der Erde versteckt zu sein. Stellen Sie heute an einem sonnigen Marstag eine Tasse des Zeugs aus und je nach den Bedingungen könnte es schnell gefrieren oder einfach in der ultradünnen Atmosphäre des Planeten zu Dampf verdampfen.
Diese abgerundeten Kieselsteine erhielten ihre Form, nachdem sie in einem längst vergangenen Fluss im Gale-Krater poliert wurden. Sie wurden vom Curiosity-Rover am Standort Hottah entdeckt. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Beweise für reichlich flüssiges Wasser in ehemaligen Überschwemmungsgebieten und gewundenen Flussbetten sind fast überall auf dem Mars zu finden. NASAs Neugier Rover hat Mineralvorkommen gefunden, die sich nur in flüssigem Wasser bilden, und Kieselsteinen, die von einem uralten Bach umrundet werden, der einst über den Boden des Gale-Kraters plätscherte. Und darin liegt das Paradox. Wasser scheint vor 3 bis 4 Milliarden Jahren wohl oder übel über den Roten Planeten geströmt zu sein, also was ist heute los?
Schuld an der schwachen Atmosphäre des Mars. Dickere, saftigere Luft und der damit verbundene Anstieg des atmosphärischen Drucks würden das Wasser in dieser Tasse stabil halten. Eine dickere Atmosphäre würde auch die Hitze abdichten und dazu beitragen, den Planeten warm genug zu halten, damit sich flüssiges Wasser ansammeln und fließen kann.
Es wurden verschiedene Ideen vorgeschlagen, um die vermeintliche Verdünnung der Luft zu erklären, einschließlich des Verlustes des Magnetfelds des Planeten, das als Verteidigung gegen den Sonnenwind dient.
Diese Abbildung zeigt einen Querschnitt des Planeten Mars, der einen inneren Kern hoher Dichte zeigt, der tief im Inneren vergraben ist. Magnetische Feldlinien sind blau gezeichnet und zeigen das globale Magnetfeld, das einem dynamischen Kern zugeordnet ist. Der Mars muss vor langer Zeit ein solches Feld gehabt haben, aber heute ist es nicht offensichtlich. Vielleicht die Energiequelle, die den frühen Dynamo antrieb, schaltete sich ab. Bildnachweis: NASA/JPL/GSFC
Konvektionsströme in seinem geschmolzenen Nickel-Eisen-Kern erzeugten wahrscheinlich die ursprüngliche magnetische Abwehr des Mars. Aber irgendwann in der Geschichte des Planeten hörten die Strömungen auf, entweder weil der Kern abgekühlt war oder durch Asteroideneinschläge zerstört wurde. Ohne einen aufgewühlten Kern verkümmerte das Magnetfeld, sodass der Sonnenwind die Atmosphäre Molekül für Molekül abstreifen konnte.
Sonnenwind frisst die Marsatmosphäre auf
Messungen aus dem aktuellen der NASA MAVEN-Mission weisen darauf hin, dass der Sonnenwind Gas mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 Gramm (entspricht etwa 1/4 Pfund) pro Sekunde entzieht. „Wie beim täglichen Diebstahl einiger Münzen aus einer Registrierkasse wird der Verlust im Laufe der Zeit erheblich“, sagte Bruce Jakosky, MAVEN-Hauptermittler.
Diese Grafik zeigt die prozentuale Menge der fünf am häufigsten vorkommenden Gase in der Marsatmosphäre, gemessen mit der Instrumentensuite Sample Analysis at Mars (SAM) auf dem Curiosity-Rover im Oktober 2012. Die Saison war im Frühjahr auf der Südhalbkugel des Mars. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech, SAM/GSFC
Forscher aus der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) schlagen ein anderes, weniger abgedroschenes Szenario vor. Ihren Studien zufolge könnte der frühe Mars hin und wieder durch einen starken Treibhauseffekt erwärmt worden sein. In einem Papier veröffentlicht in Geophysikalische Forschungsbriefe , fanden Forscher heraus, dass Wechselwirkungen zwischen Methan, Kohlendioxid und Wasserstoff in der frühen Marsatmosphäre möglicherweise zu warmen Perioden geführt haben, in denen der Planet flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche tragen könnte.
Das Team betrachtete zunächst die Auswirkungen von CO2, eine naheliegende Wahl, da es 95 % der heutigen Marsatmosphäre ausmacht und bekanntermaßen Wärme einschließt. Aber wenn man bedenkt, dass die Sonne vor 4 Milliarden Jahren im Vergleich zu heute um 30 % lichtschwächer schien, wird CO2allein konnte es nicht schneiden.
„Sie können Klimaberechnungen durchführen, bei denen Sie CO . hinzufügen2und bauen auf dem Mars das Hundertfache des heutigen atmosphärischen Drucks auf, und man erreicht immer noch nie Temperaturen, die auch nur nahe am Schmelzpunkt liegen“, sagte Robin Wordsworth , Assistenzprofessor für Umweltwissenschaften und -ingenieurwesen am SEAS und Erstautor des Artikels.
Die NASA-Raumsonde Cassini blickt auf die Nachtseite von Saturns größtem Mond und sieht, wie Sonnenlicht durch die Peripherie der Titanatmosphäre streut und einen Farbring bildet. Der Abbau von Methan bei Titan in Wasserstoff und Sauerstoff könnte auch auf dem Mars stattgefunden haben. Die Zugabe von Wasserstoff in Verbindung mit Methan und Kohlendioxid hätte ein starkes Treibhausgasgemisch erzeugt, das den Planeten erheblich erwärmt hätte. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Kohlendioxid ist nicht das einzige Gas, das in der Lage ist, zu verhindern, dass Wärme in den Weltraum entweicht. Methan oder CH4wird den Job auch machen. Vor Milliarden von Jahren, als der Planet geologisch aktiver war, könnten Vulkane tiefe Methanquellen erschlossen und Gasstöße in die Marsatmosphäre abgegeben haben. Ähnlich wie auf Saturns Mond Titan würde solares ultraviolettes Licht das Molekül in zwei Teile zerbrechen und dabei Wasserstoffgas freisetzen.
Als Wordsworth und sein Team untersuchten, was passiert, wenn Methan, Wasserstoff und Kohlendioxid kollidieren und dann mit Sonnenlicht interagieren, stellten sie fest, dass die Kombination stark Wärme absorbiert.
Carl Sagan ,Der amerikanische Astronom und Astronomie-Popularisierer spekulierte erstmals 1977, dass die Wasserstofferwärmung auf dem frühen Mars wichtig gewesen sein könnte, aber dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler seinen Treibhauseffekt genau berechnen konnten. Es ist auch das erste Mal, dass Methan auf dem frühen Mars als wirksames Treibhausgas nachgewiesen wurde.
Dieses beeindruckende Bild der Tharsis-Region des Mars, das von Mars Express aufgenommen wurde, zeigt mehrere prominente Schildvulkane, darunter den massiven Olympus Mons (links). Vulkane könnten, wenn sie aktiv waren, erhebliche Mengen Methan in die Marsatmosphäre abgegeben haben. Klicken Sie für eine größere Version. Bildnachweis: ESA
Berücksichtigt man Methan, kann es auf dem Mars aufgrund geologischer Aktivitäten im Zusammenhang mit Erdbeben und Vulkanen zu Erwärmungsphasen gekommen sein. Es waren mindestens drei Vulkanische Epochen während der Geschichte des Planeten – vor 3,5 Milliarden Jahren (bezeugt durch mondstutenartige Ebenen), vor 3 Milliarden Jahren (kleinere Schildvulkane) und vor 1 bis 2 Milliarden Jahren, als riesige Schildvulkane wie Olympus Mons waren aktiv. Wir haben also drei potenzielle Methanausbrüche, die die Atmosphäre neu aufrichten könnten, um einen sanfteren Mars zu ermöglichen.
Die schiere Größe von Olympus Mons schreit praktisch massive Eruptionen über alangZeitspanne. In der Zwischenzeit wäre Wasserstoff, ein leichtes Gas, weiter ins All entwichen, bis es durch die nächste geologische Umwälzung wieder aufgefüllt wurde.
„Diese Forschung zeigt, dass die Erwärmungseffekte von Methan und Wasserstoff erheblich unterschätzt wurden“, sagte Wordsworth. „Wir haben entdeckt, dass Methan und Wasserstoff und ihre Wechselwirkung mit Kohlendioxid den frühen Mars viel besser erwärmen, als bisher angenommen.“
Ich bin begeistert, dass Carl Sagan vor 40 Jahren diesen Weg gegangen ist. Er hoffte immer auf Leben auf dem Mars. Einige Monate vor seinem Tod im Jahr 1996 hat er Folgendes aufgezeichnet:
„ … vielleicht sind wir auf dem Mars wegen der großartigen Wissenschaft, die dort betrieben werden kann – die Tore der Wunderwelt öffnen sich in unserer Zeit. Vielleicht sind wir auf dem Mars, weil wir sein müssen, weil der Evolutionsprozess einen tiefen nomadischen Impuls in uns eingebaut hat, wir kommen schließlich von Jägern und Sammlern, und für 99,9% unserer Amtszeit auf der Erde waren wir Wanderer. Und der nächste Ort, zu dem Sie wandern können, ist der Mars. Aber was auch immer der Grund ist, warum Sie auf dem Mars sind, ich bin froh, dass Sie dort sind. Und ich wünschte, ich wäre bei dir.“
