Bildnachweis: NASA/JPL
Die MER-Rover Spirit und Opportunity, die jetzt auf der Marsoberfläche unterwegs sind, erkunden eine Geographie, die trockener ist als die trockenste Wüste der Erde. Trotz der polaren Eiskappen und vermuteten Taschen mit flüssigem Wasser unter der Marsoberfläche beträgt die Wassermenge auf dem Mars nur einen Teelöffel im Vergleich zu den riesigen Wasserreserven der Erde. Warum ist der Mars so trocken?
Die inneren Planeten unseres Sonnensystems – Mars, Erde, Venus und Merkur – entstanden durch die Ansammlung von kleinen Gesteinen und Staub, die in ihren frühesten Jahren um die Sonne wirbelten. Wenn Erde und Mars aus dem gleichen Sternenstaub bestehen, sollten sie mit ungefähr dem gleichen Wasserverhältnis geboren worden sein.
Viele Wissenschaftler glauben, dass der Mars einst sehr wässrig war, aber aufgrund der geringen Masse des Planeten seine Ozeane verloren hat. Dies, kombiniert mit einer dünnen Atmosphäre, ermöglichte es dem größten Teil des Wassers auf dem Mars, in den Weltraum zu verdunsten.
Doch laut einer Studie von Jonathan Lunine vom Lunar and Planetary Laboratory der University of Arizona war der Rote Planet von Anfang an trocken.
Lunine schreibt 2003 mit seinen Kollegen John Chambers, Alessandro Morbidelli und Laurie Leshin in der Zeitschrift Icarus, dass der Mars ursprünglich ein planetarischer Embryo war. Im Wesentlichen ist ein planetarischer Embryo ein sehr großer Asteroid, der so massiv wie Merkur oder Mars sein kann. Dieser Prä-Mars-Embryo existierte im Asteroidengürtel, der zu dieser Zeit im Sonnensystem weiter verstreut war, zwischen 0,5 und 4 AE von der Sonne entfernt. Heute liegt der Hauptasteroidengürtel ungefähr bei 2 bis 4 AE zwischen Mars (1,5 AE) und Jupiter (5,2 AE).
Lunine sagt, dass der Mars durch Ansammlungen kleinerer Asteroiden und Kometen zu seiner heutigen Größe gewachsen ist. Er sagt, dass die massereichere Erde im Vergleich meist aus großen planetarischen Embryonen gebildet wurde, die ineinander kollidierten.
„Zufällig wurde der Mars nicht von riesigen Asteroiden getroffen, während die Erde es war – der glückliche gegen den unglücklichen Fußgänger“, sagt Lunine. 'Aber der Mars wurde von viel kleineren Körpern getroffen, weil diese so zahlreich sind.'
Die Erde umkreist derzeit die Sonne mit 1 AE. Lunine sagt, dass planetare Embryonen in dieser Umlaufbahn nicht viel Wasser gehabt hätten. Zu Beginn der Sonnenentwicklung, während der Planetenentstehung, war die Staubscheibe, die den jungen Stern umgab, sehr heiß. Wasserhaltige Verbindungen hätten sich in dieser Scheibe bei 1 AE nicht bilden können.
Da der Mars weiter von der Sonne entfernt ist als die Erde und näher an den kühleren, „feuchteren“ Regionen des Asteroidengürtels, wäre es logisch, dass der Mars mit mehr Wasser geboren worden wäre. Lunine sagt jedoch, dass der Mars wahrscheinlich nur 6 bis 27 Prozent eines Erdozeans eingenommen hat (1 Erdozean = 1,5 - 1021 kg).
Das liegt daran, dass einige der planetaren Embryonen, die schließlich die Erde bildeten, mit Wasser gesättigt waren. Während 90 Prozent der Embryonen, die die Erde bildeten, aus der Region 1 AE stammten und daher trocken waren, stammten 10 Prozent aus 2,5 AE und darüber hinaus. Embryonen, die aus dieser Entfernung kamen, hätten große Wasservorräte gehabt. Kleinere Asteroiden aus dieser Entfernung hätten auch zur Wasserversorgung der Erde beigetragen. Laut Lunine stammten höchstens 15 Prozent des Wassers der Erde von Kometen.
Der Mars hingegen hatte das Pech, als einzelner trockener Fels geboren zu werden. Der Mars erhielt schließlich spät im Formationsspiel etwas Wasser, nachdem sich sein Kern bereits gebildet hatte und er fast seine jetzige Masse erreicht hatte. Laut Lunines Szenario hat Jupiter zu dieser Zeit auch seine heutige Masse gewonnen. Die Gravitation des Jupiters saugte dann entweder nahegelegene Asteroiden an oder ließ sie nach außen zerstreuen. Der Proto-Mars entging irgendwie einer Verschiebung durch die Gravitation des Jupiter, wurde aber von den nach außen gerichteten Asteroiden bombardiert.
„Die Einschläge kleiner Asteroiden und Kometen stellten eine „späte Fassade“ dar, die dem Mars Wasser zufügte, im Gegensatz zu dem Bild für die Erde, wo Wasser durch Kollisionen mit Merkur-großen Embryonen während einer Wachstumsperiode von einigen zehn Millionen Jahren hinzugefügt wurde. “ schreiben die Wissenschaftler.
Obwohl sich der Mars in ihrem Computermodell nicht bildet, denken die Wissenschaftler, dass dies die chaotische Natur der Planetenentstehung widerspiegeln könnte, bei der die Richtungen von planetaren Embryonen und Asteroiden unvorhersehbar sind und viele Ergebnisse möglich sind.
„Beim Bau der terrestrischen Planeten ist ein ziemliches Maß an Zufälligkeit beteiligt, daher ist es möglich, dass ein Mars entsteht, der nicht viele wasserreiche Planetesimale angehäuft hat“, sagt Alan Boss von der Carnegie Institution of Washington. 'Dies könnte gut helfen, den Wassermangel auf dem heutigen Mars zu erklären.'
Solche Unterschiede in der Planetenbildung könnten auch zwischen den inneren Planeten anderer Sonnensysteme auftreten. Bisher kennen Astronomen 104 Sterne, die von Planeten umkreist werden. Alle bisher gefundenen extrasolaren Planeten sind Gasriesen, aber es ist wahrscheinlich, dass auch terrestrische Planeten wie der Mars und die Erde entfernte Sterne umkreisen könnten, obwohl wir noch nicht über die Technologie verfügen, sie zu entdecken.
Wenn einige innere Erdplaneten durch Zusammenstöße mehrerer planetarischer Embryonen entstehen, während andere Embryonen sind, die nur feuchte Kometen und Asteroiden sammeln, dann könnten Planeten um diese anderen Sterne sehr unterschiedliche Wassermengen haben. Lunine schlägt vor, dass der Zeitpunkt und die Bildung der Gasriesenplaneten in jedem Sonnensystem eine wichtige Rolle in diesem Prozess spielen werden, so wie Jupiter den Charakter unseres eigenen Sonnensystems beeinflusst hat.
Lunine hat derzeit in Icarus zusammen mit Tom Quinn und Sean Raymond von der University of Washington einen Artikel über die mögliche Variation des Wasservorkommens für terrestrische Planeten um andere Sterne. Außerdem beobachtet er aufmerksam die von den MER-Rovern Spirit und Opportunity gesammelten Daten sowie die Satelliten, die derzeit den Mars umkreisen.
„Odyssey, MER und Mars Express werden hoffentlich bestimmen, wie viel Wasser derzeit existiert, und bessere Einschränkungen für den Wasserreichtum in der Vergangenheit bieten“, sagt Lunine. „Ich interessiere mich besonders für die Ergebnisse des MARSIS-Radars und die seines Nachfolgers – SHARAD.“
MARSIS ist ein Radargerät auf dem Satelliten Mars Express, das durch die obersten fünf Kilometer der Marskruste schauen kann, um nach Wasser- und Eisschichten zu suchen. Die italienische Weltraumbehörde plant, auf dem Mars Reconnaissance Orbiter der NASA ein flaches unterirdisches Radar namens SHARAD zu fliegen, um zu sehen, ob in Tiefen von mehr als einem Meter Wassereis vorhanden ist. Während MARSIS eine höhere Durchdringungsfähigkeit hat, hat es eine viel geringere Auflösung als SHARAD.
Originalquelle: Astrobiologie-Magazin
