Der Mars, einst ein Planet voller Wasser, präsentiert heute eine trockene Wüstenlandschaft. Die Eigenschaften seiner Oberfläche zeugen von einer Vergangenheit, in der reichlich Wasser floss:
- Flusstäler
- Trockene Deltas
- Hydratisierte Mineralien
Im Laufe der letzten 3 Milliarden Jahre ist ein Teil dieses Wassers in den Untergrund des Mars eingesickert. Andererseits blieb das Schicksal des Rests dieser kostbaren Ressource jahrelang ein Rätsel. John Clarkeein Forscher am Center for Space Physics der Boston University, leitet ein Team, das entschlossen ist, dieses Planetenrätsel zu lösen.
Die Zukunft des Marswassers: zwei Haupthypothesen
Laut Clarke hatte Wasser auf dem Mars nur zwei mögliche Ziele:
- Im Boden verfestigen
- Zerfall in Atome, die in den Weltraum entweichen
„Um zu verstehen, wie viel Wasser einst vorhanden war und wie es sich entwickelt hat, müssen wir untersuchen, wie Atome in den Weltraum entweichen“, sagt Clarke. Das atmosphärisches Leck steht im Mittelpunkt der aktuellen Marsforschung.
Atmosphärische Abgase: Schlüssel zum Mars-Rätsel
Die Analyse der von Hubble und MAVEN gesammelten Daten ermöglichte es Clarkes Team, die aktuelle Entweichungsrate von Wasserstoffatomen aus der Marsatmosphäre zu verfolgen. Durch die Extrapolation dieser Informationen konnten sie den Wasserverlust des Planeten im Laufe der Zeit verfolgen und so ein klareres Bild des Mars während seiner feuchteren und wärmeren Vergangenheit liefern.
Auf dem Mars Sonnenlicht zersetzt Wassermoleküle in der Atmosphäre in Wasserstoff- und Sauerstoffatome. Bei diesem Prozess, der Photodissoziation genannt wird, werden zwei Arten von Wasserstoff freigesetzt: normaler Wasserstoff und ein schwereres Isotop, Deuterium. Aufgrund seiner größeren Masse entweicht Deuterium langsamer aus der Marsatmosphäre als normaler Wasserstoff.
| Isotop | Masse | Abgasgeschwindigkeit |
|---|---|---|
| Wasserstoff | 1 | Schnell |
| Deuterium | 2 | Frühling |
Mit der Zeit entweicht mehr Wasserstoff als Deuterium, wodurch das Verhältnis von Deuterium zu Wasserstoff in der Atmosphäre ansteigt. Die Messung dieses Verhältnisses ermöglicht es Wissenschaftlern, die einst auf dem Roten Planeten vorhandene Wassermenge abzuschätzen.
Eine dynamische und komplexe Marsatmosphäre
Neuere Forschungen haben ergeben, dass die Marsatmosphäre viel dynamischer ist als noch vor einem Jahrzehnt angenommen. Es heizt sich schnell auf und wieder ab, manchmal schon innerhalb weniger Stunden. Diese Turbulenzen werden durch den unterschiedlichen Abstand des Mars zur Sonne beeinflusst, der im Laufe eines Marsjahres um bis zu 40 % schwankt.
Diese Erkenntnisse führten zu zwei wichtigen Schlussfolgerungen:
- Wenn der Mars näher an der Sonne ist, steigen Wassermoleküle schneller in die Atmosphäre auf und setzen in großen Höhen Wasserstoff und Deuterium frei.
- Schnelle Schwankungen in der Fluchtgeschwindigkeit von Wasserstoff und Deuterium legen nahe, dass diese Atome zusätzliche Energie benötigen, um der Marsgravitation zu entkommen.
Diese saisonalen und energetischen Schwankungen erklären, warum die Entweichungsraten von Wasserstoff und Deuterium im Laufe des Marsjahres erheblich variieren. Dieses tiefgreifende Verständnis der Marsatmosphäre könnte wichtige Auswirkungen auf unser Verständnis des Universums und die Suche nach außerirdischem Leben haben.
Die Erforschung der Geschichte des Wassers auf dem Mars ist nicht nur für das Verständnis des Roten Planeten von entscheidender Bedeutung, sondern auch für die Untersuchung anderer erdähnlicher Planeten in entfernten Sternensystemen. Der Mars befindet sich zusammen mit der Erde und der Venus in oder in der Nähe der „habitablen Zone“ unseres Sonnensystems, in der flüssiges Wasser existieren könnte. Jeder dieser Planeten entwickelte sich unter sehr unterschiedlichen Bedingungen und bot Wissenschaftlern natürliche Laboratorien, um die Entwicklung von Planeten in bewohnbaren Zonen im Laufe der Zeit zu untersuchen.
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