Vor Milliarden von Jahren hatte der Mars flüssiges Wasser in Form von Seen, Bächen und sogar einem Ozean, der einen Großteil seiner Nordhalbkugel bedeckte. Die Zeugnisse dieser wärmeren, feuchteren Vergangenheit sind vielerorts in der Landschaft in Form von Schwemmfächern, Deltas und mineralreichen Tonvorkommen niedergeschrieben. Seit über einem halben Jahrhundert diskutieren Wissenschaftler jedoch, ob es heute flüssiges Wasser auf dem Mars gibt oder nicht.
Entsprechend neue Forschung von Norbert Schorghofer – Senior Scientist am Planetary Science Institute – kann sich zeitweise Salzwasser auf der Marsoberfläche bilden. Obwohl sie sehr kurzlebig ist (nur wenige Tage im Jahr), würde uns das potenzielle Vorhandensein saisonaler Solen auf der Marsoberfläche viel über die jahreszeitlichen Zyklen des Roten Planeten sagen und helfen, eines seiner beständigsten Geheimnisse zu lösen.
Schorghofers Studie mit dem Titel „ Mars: Quantitative Auswertung der Krokusschmelze hinter Felsbrocken “, erschien vor kurzem inDas Astrophysikalische Journal. Um die Frage zu beantworten, ob saisonaler Wasserfrost schmelzen und so flüssiges Wasser produzieren kann, betrachtete Schorghofer eine Reihe quantitativer Modelle sowie aktualisierte Informationen zur Wärmekonvektion und ein dreidimensionales Oberflächenenergiebilanzmodell.
Eine mögliche „Recurring Slope Lineae“ (RSL), dunkle Streifen an Hängen, die im Laufe der Zeit auf und ab zu gehen schienen, in Ceraunius Fossae. Bildnachweis: NASA/JPL/Universität von Arizona.
Während ein Großteil des Wassers, das einst auf dem Mars existierte, in Form seiner polaren Eiskappen erhalten geblieben ist, ist die Anwesenheit von flüssigem Wasser sehr schwer zu bestimmen. Der Planet durchläuft saisonale Zyklen wie die Erde, was zu dem Schluss führen würde, dass dieses Eis periodisch schmilzt. Die Tiefdruckumgebung und die schnellen Temperaturänderungen auf dem Mars führen jedoch dazu, dass dieses Eis lange vor dem Schmelzpunkt sublimiert.
Auf dem Mars liegt der atmosphärische Druck zwischen 0,4 und 0,87 Kilopascal (kPa), was weniger als 1% des Erddrucks auf Meereshöhe entspricht. Damit liegt es nahe am Tripelpunktdruck von H2O – der Mindestdruck, der für die Existenz von flüssigem Wasser erforderlich ist. Gleichzeitig erwärmt sich die Oberfläche bei Sonneneinstrahlung sehr schnell, was im Laufe des Tages zu massiven Temperaturschwankungen führt.
Wie Schorghofer kürzlich in einem PSI . erklärte Pressemitteilung :
„Der Mars hat viele kalte, eisreiche Regionen und viele warme, eisfreie Regionen, aber eisige Regionen, in denen die Temperatur über den Schmelzpunkt steigt, sind ein Sweet Spot, der fast unmöglich zu finden ist. An diesem Sweet Spot würde sich flüssiges Wasser bilden.“
Schorghofer stellt sich diese „Sweet Spots“ in den mittleren Breiten um vorspringende Topographien (z. B. Felsblöcke und hohe Felsformationen) vor. Während des Winters würden diese Regionen ständig Schatten werfen und sehr kalte Umgebungen schaffen, in denen sich Wasserfrost ansammeln könnte.
Diese dunklen, schmalen, 100 Meter langen Streifen, die als wiederkehrende Hanglineae bezeichnet werden, die auf dem Mars bergab fließen, könnten durch fließendes Wasser gebildet werden. Credits: NASA/JPL/University of Arizona
Wenn der Frühling kommt, werden diese Stellen direktem Sonnenlicht ausgesetzt. Dies würde dazu führen, dass sich die Wasserfröste nach ein oder zwei Marstagen (auch bekannt als Sols) bis nahe an den Schmelzpunkt von Wasser aufheizen. Nach Schorghofers detaillierten Modellrechnungen würde sich die Temperatur sehr schnell ändern, von -128 °C (-200 °F) am Morgen auf -10 °C (14 °F) mittags.
Überall dort, wo sich diese Wasserfrostablagerungen auf salzreichen Böden bildeten, würde ihr Schmelzpunkt bis auf -10 °C sinken. Dies bedeutet, dass nicht der gesamte Frost sublimiert und gasförmig wird. Ein Teil davon würde zu Solen werden, die so lange bestehen bleiben würden, bis das gesamte Eis entweder geschmolzen oder zu Dampf geworden ist. Dieses saisonale Muster würde sich im folgenden Jahr wiederholen.
Ähnlich wie in der südlichen Polarregion können sich auch im Winter in den abgeschatteten Bereichen hinter der vorspringenden Topographie Kohlendioxidfröste aufbauen. Das Abschmelzen von Wasserfrösten würde daher erst nach dem Verdampfen des Trockeneises erfolgen – ein Punkt, den Wissenschaftler als „Krokus-Dattel“ bezeichnen. Ein oder zwei Sols nach diesem Datum beginnt flüssiges Wassereis aufzutauen, um Wasser zu erzeugen – bekannt als „Krokusschmelzen“.
Diese Ergebnisse bauen auf früheren Experimenten der NASA auf, die zeigten, wie chloratreiche Umgebungen auf dem Mars wäre der wahrscheinlichste Ort, um Wasser zu finden. Ähnliche Forschungen wurden von zahlreichen Wissenschaftsteams durchgeführt, die in Frage gestellt haben, ob saisonale Merkmale in den äquatorialen Regionen des Mars – bekannt als Wiederkehrende Neigungslinien (RSL) oder „Slope Streaks“ – entstehen durch die Bildung von Solen.
Dunkle schmale Streifen, die als wiederkehrende Hanglineae bezeichnet werden, gehen von den Wänden des Kraters Garni auf dem Mars aus. Credits: NASA/JPL/University of Arizona
Bisher gibt es widersprüchliche Hinweise darauf, was diese Merkmale verursacht und ob sie auf Sandlawinen („trockene“ Mechanismen) oder flüssiges Wasser aus Grundwasserquellen, schmelzendes Oberflächeneis oder die Bildung von Solen („nasse“ Mechanismen) zurückzuführen sind. . Als Schorghofer erklärt , seine Forschungen und Modellierungen sind ein zusätzlicher Hinweis darauf, dass die „nasse“ Denkweise richtig ist.
„Um die Frage zu beantworten, ob es tatsächlich auf dem Mars zu einem Krokusschmelzen von saisonalem Wassereis kommt, waren eine Reihe detaillierter quantitativer Berechnungen erforderlich – die Zahlen sind wirklich wichtig. Es hat Jahrzehnte gedauert, die notwendigen quantitativen Modelle zu entwickeln.“
Diesen Sommer hat die NASAMärz 2020Rover wird von Cape Canaveral aus starten, um seine sechsmonatige Reise zum Mars zu beginnen. Dort angekommen, wird es beitretenNeugierund eine Vielzahl anderer Missionen, die derzeit nach Beweisen für die wässrige Vergangenheit des Mars suchen. Mit etwas Glück findet man auch direkte Beweise dafür, dass es dort heute flüssiges Wasser gibt! Abgesehen von der Beilegung einer jahrzehntelangen Debatte wäre dies eine gute Nachricht für alle, die hoffen, in Zukunft dorthin zu gehen!
Weiterlesen: PSI , Das Astrophysikalische Journal
