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Ein irdischer Mikrometeorit unter dem Rasterelektronenmikroskop. Es wird angenommen, dass jedes Jahr eine relativ große Menge an Mikrometeoriten mit ähnlicher Zusammensetzung auf den Mars fällt. Ein Teil des darin enthaltenen organischen Materials könnte beim Erhitzen in Chlormethan umgewandelt werden. | Copyright: Bastian Baecker (Universität Heidelberg / Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz), Luigi Folco (Universität Pisa) und Carole Cordier (Universität Grenoble)

Heidelberg (Deutschland) - Erst kürzlich bestätige auch der aktuelle Mars-Rover der NASA, die mobile Laboreinheit "Curiosity" der Mission "Mars Science Laboratory", wie schon zuvor sie Sonden Phoenix und Viking, das Vorhandensein organischen Materials in Bodenproben vom Mars. Ebenfalls wie in den früheren Missionen vermuten viele Wissenschaftler jedoch auch hier, dass es sich bei diesem Material wahrscheinlich um von der Erde mitgeführte Verunreinigungen handelt. Ein deutsch-britisches Forscherteam geht nun aber davon aus, dass die auf dem Roten Planeten aufgefundene gasförmige chlororganische Verbindung - sogenanntes Chlormethan - möglicherweise doch aus dem Boden des Mars selbst stammt und der darin enthaltene Kohlenstoff und Wasserstoff vermutlich durch einschlagendes Meteoritengestein geliefert wurde. Allerdings könnte das Material aber auch von einstigen Lebewesen stammen.

Seit 2012 führt die mobile Laboreinheit der NASA auf dem Mars Untersuchungen durch, um zu ergründen, ob einst auf dem Mars die Grundlagen für Leben wie wir es von der Erde kennen existierten. Tatsächlich stellen die von "Curiosity" nachgewiesenen einfachen organischen Moleküle, darunter Chlormethan, das Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Chloratome enthält, neben dem Nachweis von einst fließendem Wasser und damit milderen Temperaturen auf der Marsoberfläche, einen wichtigen Baustein genau dieser Grundlagen dar.

Allerdings entstand diese Verbindung nach Meinung der NASA-Experten möglicherweise jedoch erst während der Experimente in einer Reaktion von Perchloraten aus dem Marsboden mit einem chemischen Stoff von Bord der Sonde selbst. Obwohl das Chlor des Chlormethans damit vom Mars selbst stammt, könnten Kohlenstoff und Wasserstoff durch "Curiosity" zum Mars gelangt sein.

Wie die Forscher um den Geowissenschaftler Prof. Dr. Frank Keppler von der Universität Heidelberg aktuell im Fachjournal "Scientific Reports" (DOI: 10.1038/srep0701) berichten, stützen sie die gegenteilige Annahme - nach der die gasförmige chlororganische Verbindung tatsächlich im Marsboden vorkommt, wobei der darin enthaltene Kohlenstoff und Wasserstoff von Meteoriten stammt - nun mit Isotopenmessungen, mit denen sie die Experimente von "Curiosity" nachvollzogen haben. Hierzu untersuchten sie Proben eines 4,6 Milliarden Jahre alten Meteoriten, der 1969 nahe Murchison in Australien auf der Erde eingeschlagen ist.

Laut Prof. Keppler enthält dieses meteoritische Material zwei Prozent Kohlenstoff. Astronomen gehen zudem davon aus, dass jedes Jahr eine relativ große Menge an Mikrometeoriten mit ähnlicher Zusammensetzung auf den Mars fällt.

Für ihre Untersuchungen erhitzen die Wissenschaftler das meteoritische Material aus Murchison in Gegenwart von Chlor und konnten dabei Chlormethan nachweisen. "Das Verhältnis aus schwerem und leichtem Kohlenstoff und Wasserstoff, der sogenannte isotopische Fingerabdruck dieses Gases, zeigt eindeutig, dass das organische Material einen extraterrestrischen Ursprung hat", so Prof. Keppler.

WEITERE MELDUNGEN ZUM THEMA
NASA-Wissenschaftler: Mars-Labor "Curiosity" zerstört mögliche Beweise für Leben auf dem Mars 1. Oktober 2013
Zukünftige Missionen: Wissenschaftler fordern Priorität für Suche nach Leben auf dem Mars 14. November 2010

Die Ergebnisse dieser Isotopenmessungen haben die Forscher dann auf die Bodenbedingungen auf dem Mars übertragen, wo vergleichbar zusammengesetztes Meteoritengestein zu finden ist. "Demnach könnte das Chlormethan, das bei zwei Marsmissionen gefunden wurde, im Marsboden vorkommen. Kohlenstoff und Wasserstoff hätten dagegen ihren Ursprung in den Mikrometeoriten, die auf den Mars niederregnen", erläutert Prof. Keppler.

"Ausgeschlossen wäre aber auch nicht, dass lebende Organismen, die es eventuell vor längerer Zeit auf dem Planeten gegeben hat, zu einem Teil dieses organischen Materials beigetragen haben."

Künftige Weltraummissionen sollten, so fordern die Wissenschaftler nun, nach diesem isotopischen Fingerabdruck des Chlormethans suchen, um so bestimmen zu können, ob das organische Material vom Mars selbst stammt, durch Meteoriten dort hingelangt ist oder auf Verunreinigungen durch Sonden von der Erde zurückgeht.

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Fragment des Marsmeteoriten Tissint. | Copyright/Quelle: Hui Ren, Institut für Geologie und Geophysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking

Bayreuth (Deutschland) - Ein internationales Forschungsteam hat im Innern eines im Juli 2011 nahe dem marokkanischen Tissint niedergegangenen Meteoriten organischen Kohlenstoff gefunden und diesen in Zusammenhang mit den umgebenden Mineralien präzise untersucht. Wie sich zeigt, stammt der Brocken mit großer Wahrscheinlichkeit nicht nur vom Mars sondern das darin gefundenen organische Material erklärt sich auch am besten durch einstige Lebensprozesse als durch abiotische Vorgänge.

Wie die Forscher um Prof. Dr. Yangting Lin vom Institut für Geologie und Geophysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Prof. Dr. Ahmed El Goresy von der Universität Bayreuth aktuell im Fachjournal "Meteoritic and Planetary Science" (MAPS; DOI: 10.1111/maps.12389) berichten, war der Forschung bereits bekannt, dass der Meteorit Tissint - ebenso wie 12 andere Marsmeteoriten, die zuvor gefunden wurden - organischen Kohlenstoff enthält. "Umstritten war allerdings immer die Frage, ob sich dieser Kohlenstoff möglicherweise erst nach dem Aufprall auf der Erde gebildet hat."

Die Autoren der Studie verweisen in dieser Frage nun aber auf die kurze Zeit, die zwischen dem Aufprall und dem Fund des Tissint verging, und argumentieren dafür, dass jedenfalls der von ihnen entdeckte und auf seine Strukturen hin untersuchte organische Kohlenstoff nicht auf der Erde, sondern in einer viel früheren Phase des Mars entstanden ist. Genauer gesagt datieren die Forscher die Entstehung der Strukturen auf ein Alter von einigen hundert Millionen Jahren.

Hierfür führen die Wissenschaftler insbesondere drei gewichtige Gründe an:

- Organischer Kohlenstoff befindet sich in winzigen Gesteinsadern des Tissint, die sich bei einem schockartigen Schmelzprozess gebildet haben müssen. Es ist unplausibel anzunehmen, dass ein derartiger Prozess in dem marokkanischen Wüstengebiet, wo der Meteorit niederging, stattgefunden hat.

- Einige Kohlenstoffkörner existieren in den Gesteinsadern des Tissint in Form von Diamant. Es sind keine Bedingungen bekannt, unter denen auf der Oberfläche dieses nordafrikanischen Gebiets Diamant entstanden sein könnte.

- Der organische Kohlenstoff im Tissint enthält einen sehr hohen Anteil an Deuterium; also eines schweren Wasserstoffisotops, dessen Atomkern ein Proton und ein Neutron enthält. "Eine derart enorme Anreicherung mit Deuterium ist der typische 'Fingerabdruck' von Marsgestein, den wir bereits von früheren Messungen kennen", erklärt El Goresy.

Tatsächlich sei die Annahme, dass zu der Entstehung des im Tissint-Meteoriten enthaltenen organischen Kohlenstoffs Mikroorganismen auf dem frühen Mars beigetragen haben, "gut mit den Forschungsergebnissen vereinbar", betonen die Forscher.

"Zudem haben sie mit Nano-Sekundärionen-Massenspektroskopie (NanoSIMS) einen auffallend geringen Anteil des Kohlenstoff-Isotops 13C festgestellt: ein Indiz, das die Annahme von Lebensprozessen unterstützt. Die Isotopensignatur des organischen Kohlenstoffs im Tissint zeigt gewisse Ähnlichkeiten mit Isotopensignaturen, die bei biotischen Aktivitäten auf der Erde beobachtet wurden."

Allerdings "können und wollen (die Wissenschaftler) aber nicht völlig ausschließen, dass der organische Kohlenstoff im Tissint einen abiotischen Ursprung hat," fügt Prof. Yangting Lin hinzu und erläutert dazu weiter: "Es könnte möglich sein, dass der organische Kohlenstoff durch kohlenstoffhaltige Chondriten - also kleine Meteoriten - entstanden ist, die auf der Marsoberfläche eingeschlagen sind." Allerdings sei es "schwer vorstellbar, wie dies geschehen sein könnte."

Auch die Vorstellung einiger Wissenschaftler, der Kohlenstoff im Tissint sei in heißem Magma synthetisiert worden, das in die Gesteinsadern eingedrungen sei, konnte von dem Forschungsteam widerlegt werden.

Während die Autoren der Studie keine Rivalität zwischen der Erforschung von Marsmeteoriten und den Gesteinsuntersuchungen an der Marsoberfläche, etwa von der NASA im Rahmen des Mars Science Laboratory (MSL) durchgeführt werden, sehen, streichen sie aber dennoch die Vorteile der Meteoritenforschung heraus: "In einem Punkt allerdings ist die Meteoriten-Forschung bislang überlegen. Die Mars-Rover sammeln, pulverisieren und analysieren große Probenmengen, so dass sie nur Durchschnittswerte bezüglich ihrer Zusammensetzung ermitteln können. Mikroskopische und in situ spektroskopische Untersuchungen ermöglichen hingegen Analysen von unzerstörten individuellen Kohlenstoffkörnern an genau dem Ort, wo sie vorkommen", so der Bayreuther Meteoritenforscher abschließend.

Tatsächlich wollen zwei englische Astrobiologen schon 2012, also schon ein Jahr nach dem Einschlag des Tissint-Meteoriten, in dessen Innern Strukturen entdeckt haben, die sie für das Produkt einstiger Organismen halten. Dass es sich bei den eiförmigen Sphärulen um das Ergebnis einer Kontamination durch irdisches Leben handeln könnte, schloßen die Wissenschaftler zugleich aus und sahen sich prompt heftiger und bis heute anhaltender Kritik der sonstigen Wissenschaftsgemeinde ausgesetzt (…wir berichteten).

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Künstlerische Darstellung des einst mit Wasser gefüllten Marskraters Gale. Der See wurde von Flüssen gespeist, die durch die nördlichen Kraterwände in das Innere stießen (Illu.). (Klicken Sie auf das Bild, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen.) | Copyright: NASA/JPL-Caltech/ESA/DLR/FU Berlin/MSSS

Pasadena (USA) - Der Zentralberg des Marskraters Gale wurde über Dutzende von Millionen Jahren durch Sedimentablagerungen in einem großen Seebecken aufgeschüttet. Zu dieser Schlussfolgerung kommen US-Wissenschaftler anhand der Auswertungen der Messungen und Beobachtungen des Rovers "Curiosity" der NASA-Marsmission "Mars Science Laboratory" (MSL). Die Ergebnisse legen demnach nahe, dass der frühe Mars über Millionen von Jahren hinweg ein Klima aufrechterhielt, in dem an vielen Orten auf der gesamten Marsoberfläche großflächige und dauerhafte Gewässer und Seen existieren konnten.

"Wenn sich unsere Hypothese erhärtet, so stellt es die bisherigen Vorstellungen von nur kurzperiodischen und lokal begrenzten warmen und feuchten Bedingungen auf dem Mars oder darüber, dass derartige Bedingungen wenn überhaupt, dann nur im Marsuntergrund existieren konnten, in Frage", erläutert Ashwin Vasavada, MSL-Projektwissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA. "Statt dessen belegen die Daten, dass die einst deutlich dichtere Marsatmosphäre die Temperaturen global über den Gefrierpunkt anhob. Allerdings wissen wir bislang noch nicht so genau, wie dies möglich war."

Alleine die Existenz des aus hunderten Schichten fünf Kilometer hoch aufgetürmten Aeolis Mons (NASA-Bezeichnung: Mount Sharp) im Innern des Gale-Kraters stellt die Wissenschaftler bis heute vor viele unbeantwortete Fragen.

An den unteren Flanken des Berges liegen diese Schichten frei zu Tage und zeigen abwechselnde Ablagerungen einstiger See- und Flussbetten sowie hier vom Wind abgelagerte Sedimente. Diese Schichten belegen also ein Wechselspiel aus wiederholter Auffüllung des Kraters mit Wasser und dem Verdunsten dieser Wassermassen.

"Wir machen gute Fortschritte beim Verstehen jener Prozesse, die den Mount Sharp einst aufgetürmt haben", kommentiert auch der Projektwissenschaftler John Grotzinger vom California Institute of Technology (Caltech). "Dort wo sich heute ein Berg befindet, gab es einst eine reihe von Seen."

Derzeit untersucht der Rover die untersten freiliegenden Sedimentschichten des Mount Sharp in rund 150 Meter Höhe. Hier, in der sogenannten "Murray-Formation" haben einst Flüsse Sand und Schlick mitgeführt und diese Sedimente an ihrer Mündung in Form typischer Flussdelta immer und immer wieder ab- und somit aufeinander gelagert.


Ansicht der freiliegenden Sedimentschichten im unteren Teil des Zentralbergs im Gale-Krater. (Klicken Sie auf das Bild, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen). | Copyright: Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

"Das großartige an diesem einstige See ist, dass er sich immer und immer wieder gebildet hatte. Und jedes Mal haben sich neue Sedimente abgelagert, die uns nun sehr viel darüber berichten können, wie die Umweltbedingungen damals waren", so Grotzinger. "Je höher Curiosity nun klettert, um so mehr Schichten werden wir untersuchen können, die uns viel über die jeweilige Atmosphäre und die Gewässer verraten können, die mit diesen Sedimenten interagiert haben. Vielleicht werden wir dabei auch sehen, wie sich die Chemie dieser Seen mit der Zeit immer mehr verändert hatte. Alles dies ist aber bislang nur eine Hypothese, die wir anhand der Beobachtungen und Untersuchungen im kommenden Jahre überprüfen können."

Nachdem der Krater einmal bis auf mehrere hundert Meter mit Wasser angefüllt war und sich die Sedimente darin zu Gestein verfestigt hatten, lagerten sich die späteren Sedimente durch Wasser und Wind darauf ab. Zugleich trug Winderosion die Flächen zwischen den Kraterwänden und dem Berg zusehends ab und formte so die Gestalt des heutigen Zentralbergs Aeolis Mons (Mount Sharp).

"Unsere Untersuchungen mit Curiosity haben gezeigt, dass das Fundament des Berges von mehren übereinandergelagerten Flussdeltablagerungen bestehet", erläutert Sanjeev Gupta of Imperial College in London. "Curiosty hat also die Grenze zwischen einer Umgebung überschritten, die von Flüssen und Bächen dominiert wurde und arbeitet nun in einer hauptsächlich einst von Seen geprägten Landschaft."

Obwohl auch schon frühere Mars-Missionen auf frühere wärmere und feuchtere Umweltbedingungen auf dem jungen Mars hindeuteten, steht bislang noch die genaue Bestimmung jener Umweltbedingungen aus, die über lange Zeitabstände hinweg warme Temperaturen und damit flüssiges Wasser an der Oberfläche aufrecht erhalten konnten.

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Geologische Karte des Candor-Chasma-Canyons auf dem Mars.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona/USGS

http://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=pia19084

Flagstaff (USA) - Im längsten Canyon unseres Sonnensystem, dem Valles Marineris auf dem Mars, haben US-Wissenschaftler deutliche Spuren einstiger Seen und Erbeben gefunden, wie sie auf einer aktuell veröffentlichten hochauflösenden Karte des westlichen Candor-Chasma-Canyons innerhalb des Valles Marineris zutage treten.

"Vor langer Zeit wurde das Grabensystem von Marsbeben erschüttert, durch die Sedimente bewegt wurden, die sich in einstigen Seen auf dem Mars abgesetzt hatten", berichten Forscher des Jet Propulsion Laboratories (JPL) der NASA und der U.S. Geological Survey (USGS). Diese Sedimente bildeten dabei Strukturen, die heute noch als Reihe niedriger Hügel zu erkennen sind.

Die Karte basiert auf den hochauflösenden Daten der "Kamera des High Resolution Imaging Science Experiment" (HiRISE) an Bord der US-Marssonde "Mars Reconnaissance Orbiter" (MRO).


"Die Karte zeigt, dass zur Zeit, als diese Sedimente abgelagert wurden, ein Teil des westlichen Candor Chasma zahlreiche von Quellen gespeiste, seichte Seen beherbergte", erläutert Chris Okubo Astrogeology Science Center der USGS. "Diese Seen fingen vom Wind verwehten Sand und Staub ein, der sich dann nach und nach als jene ausgedehnten Sedimente ablagerte, die wir hier heute noch sehen können."

Die einst noch feuchten Ablagerungen wurden dann von Marsbeben durchgeschüttelt, die mit Bewegungen entlang zahlreicher geologischer Falten in diesem Gebiet einhergingen, wodurch die niedrigen Hügel entstanden.

Das Valles Marineris ist mehr als 4.000 Kilometer lang. Die Bedingungen, unter welchen die heute noch sichtbaren Sedimentablagerungen hier entstanden, galten jahrzehntelang Zeit als umstritten. Diskutiert wurden neben den Seen auch die Ablagerungen von Flüssen, vulkanische Eruptionen unter den Canyon-Gletschern oder Winderosion.

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Selbstporträt des Mars-Rovers "Curiosity" im Galle-Krater. | Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Greenbelt (USA) - Mit dem Mars-Rover "Curiosity" haben NASA-Wissenschaftler erstmals eindeutig organische Moleküle auf dem Mars entdeckt. Zwar sind organische Moleküle die chemischen Grundbausteine der bekannten Formen des Lebens, dennoch ist ihre Anwesenheit noch immer kein eindeutiger Nachweis von Leben, da sie auch durch rein chemische Reaktionen (etwa durch die Wechselwirkung von Wasser und Gestein oder durch Meteoriten auf den Mars gebracht) entstehen können. Bislang liegen den Forschern noch zu wenig Daten über die gefundenen Verbindungen vor, um genauer sagen zu können, durch welche Prozesse sie einst entstanden sind.

Zwar ist die Oberfläche des heutigen Mars für Leben, wie wir es bislang nur von der Erde kennen, ungeeignet, doch sprechen zahlreiche Beweise dafür, dass der Rote Planet einst ein deutlich milderes, wärmeres und feuchteres Klima besaß. Alle Beweise und Indizien deuten daraufhin, dass die Marsoberfläche einst sogar von Flüssen, Seen und sogar Meeren geprägt und geformt wurde.

Mit dem Sample-Analysis-at-Mars-Instrument (SAM) untersucht die mobile Laboreinheit "Curiosity" seit 2012 Gesteins- und atmosphärische Proben, auf Hinweise auf die Zusammensetzung der einstigen Marsumwelt.

In den Proben einer Bohrung in Tongestein im Mars-Krater Gale, von dem Forscher glauben, dass er einst einen ausgedehnten See beherbergte (...wir berichteten), wurde der Rover nun fündig. Auf der Erde ist Tongestein dafür bekannt, dass sich darin organische Verbindungen besonders gut erhalten.


Bohrloch der Probe im von der NASA auf den Namen "Cumberland" getauften Tongestein. | Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Eine genaue Bestimmung des organischen Materials, sei aufgrund des Perchlorat-Gehalts des Marsbodens allerdings noch nicht möglich gewesen, da dieses organische Strukturen beim Erhitzen in den Laboröfen des Rovers zerstört.

Während die NASA-Wissenschaftler anhand der Entdeckung zwar noch nicht eindeutig schlussfolgern können, dass es im Gale-Krater einst Leben gab, zeige sie Entdeckung aber dennoch, dass in der einstigen Marsumwelt zumindest organische Moleküle vorhanden waren. Diese hätten sowohl als Grundbausteine des Lebens bilden und diesem Leben auch als Energiequelle dienen können. Zudem hatten frühere Untersuchungen des Rovers des gleichen Tongesteins gezeigt, dass es hier einst Wasser und weitere für die Entstehung von Leben wichtige chemische Elemente gab.

"Wir glauben, dass das Leben auf der Erde vor rund 3,8 Milliarden Jahren entstand. Unsere neuen Ergebnisse zeigen nun, dass es zu dieser Zeit auch auf dem Mars die gleichen Grundvoraussetzungen gab wie auf der Erde: flüssiges Wasser, eine warme Umgebung und organische Verbindungen", kommentiert Caroline Freissinet vom Goddard Space Flight Center in Greenbelt der NASA. "Da unter diesen Umständen auf der Erde entstand - warum dann nicht auch auf dem Mars?" Seine Ergebnisse wird das Team um Freissinet in einer kommenden Ausgabe des Fachmagazins "Journal of Geophysical Research-Planets" veröffentlichen.

Mosaikansicht des Aeolis Mons (Mount Sharp) im Mars-Krater Gale. | Copyright: NASA

Pasadena (USA) - Die mobile Laboreinheit "Curiosity" der NASA-Mission "Mars Science Laboratory" (MSL) hat auf dem Roten Planeten einen vergleichsweise plötzlichen Anstieg von Methan registriert. Der gemessenen Methangehalt in der Atmosphäre hatte sich im vergleich zu den sonstigen Durchschnittswerten um das etwa Zehnfache erhöht und sei dann wieder abgefallen. Aus der Beobachtung schließen die NASA-Wissenschaftler nun, dass es eine lokale Quelle des plötzlichen Anstiegs in der Nähe des Rovers geben muss. Hierbei könnte es sich um das Ergebnis geologischer Prozesse, aber auch um das biologischer Vorgänge handeln.

"Für den plötzlichen Anstieg während der Methanmessung im Gale-Krater gibt es tatsächlich mehrere mögliche Quellen - biologische (Mikroben) und nicht-biologische, wie etwa eine Reaktion aufgrund des Wechselspiels von Gestein und Wasser", erläutert Sushil Atreya von der University of Michigan und vom Curiosity-Wissenschaftsteam der NASA. Die Ergebnisse der Methanmessungen wurden von den NASA-Wissenschaftlern auf dem Treffen der American Geophysical Union in San Francisco vorgestellt und werden vom Team um Christopher Webster vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in der kommenden Ausgabe des Fachjournal "Science" ausführlich beschrieben.


Schaubild zu den möglichen Quellen von Mars-Methan (Illu.)
Copyright: NASA/JPL

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Innerhalb von 20 Monaten hatte "Curiosity" bereits ein Dutzend mal nach Methan in der Marsatmosphäre gefahndet. Zwischen Ende 2013 und Anfang 2014 kam es dann rund 60 Tage lang zu den erhöhten Messungen, die die bisherigen Durchschnittswerte um das rund Zehnfache überstiegen und danach wieder auf diese absanken. Die Beobachtung ist umso erstaunlicher, da Methan in der Marsatmosphäre eigentlich eine Lebensdauer von rund 300 Jahren haben sollte.

"Zwar können die aktuellen Messungen keine biologische Aktivität auf dem Mars nachweisen, doch zeigen die Entdeckungen zumindest, dass auch der heutige Mars noch chemisch aktiv ist", so die Forscher abschließend.

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Bildvergleich zwischen Rissen in Mars-Sedimenten (A) und solchen, wie sie von Mikroben in irdischen Sedimenten (B) hervorgerufen wurden . | Copyright/Quelle: NASA / N.Nofke

Norfolk (USA) - Der Mars hatte einst eigentlich alle Zutaten, die es für die Entstehung von Leben braucht: Ein mildes Klima und damit flüssiges Wasser an der Oberfläche, organische Chemie im Gestein, eine dichte Atmosphäre und selbst heute noch findet sich mehr Methan in dieser Atmosphäre, also dort eigentlich erwartet wurde. Was bislang noch aussteht, ist der direkte Nachweis aktiven Lebens - oder zumindest die Entdeckung versteinerter Mikroben oder deren fossiler Hinterlassenschaften. Genau dieser Facette hat sich eine aktuelle Studie angenommen und beschreibt faszinierende Übereinstimmungen der Struktur verschiedener Marsböden und -Gesteine, die von den Mars-Rovers entdeckt und fotografiert wurden, mit den Merkmalen irdischer Böden, die von Mikroorganismen auf charakteristische Weise verändert wurden.

Wie die Geomikrobiologin Nora Nofke von der Old Dominion University aktuell im Fachjournal "Astrobiology" (DOI: 10.1089/ast.2014.1218) erklärt, untersucht sie seit nunmehr 20 Jahren die Strukturen irdischer Sedimente, die von Mikroben verändert wurden (microbially induced sedimentary structures, MISS). Hierbei gelang es hier in der westaustralischen Dresser Formation Beweise für 3,48 Milliarden Jahre alte derartige Mikroben-Fossilien zu finden. Die nun von ihr anhand der Aufnahmen des NASA-Mars-Rovers "Curiosity" untersuchten geologischen Aufbrüche im sogenannten Gillespie Lake, einem trockenen Seebett auf dem Mars, sind rund 3,7 Milliarden Jahre alt. "Hier gab es immer wieder jahreszeitliche Überflutungen - ideal also für hypothetische Mirkoben, um zu gedeihen."

Auf der Erde beherbergen gerade solche seichte Gewässer Kolonien von Mikroben, die Sedimente binden und zu heute noch als solche identifizierbaren Strukturen neu anordnen. Diese Strukturen können überall auf der Welt in unterschiedlichen Formationen und Formen gefunden werden, etwa ich sogenannten Taschen, Kuppen, erosiven Überresten, Wickelfalten, Späne, Gruben oder Aufrissen.

Um Nofkes Theorie überprüfen zu können, müssten jedoch entweder Proben dieser Mars-Strukturen zur Erde gebracht und hier untersucht werden oder noch genauere Analyseinstrumente auf dem Mars zum Einsatz kommen. Bislang diskutiere ihr Artikel also nur die besten Indizien und Beweise und hebt die erstaunlichen Ähnlichkeiten hervor, so die Forscherin abschließend.

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Erste Simulationen des OnSight-Systems im Mars-Einsatz. | Copyright: NASA/JPL-Caltech

Pasadena (USA) - Gemeinsam mit dem Computer-Soft- und Hardwaregiganten Microsoft hat die US-amerikanische Raumfahrtbehörde NASA die Software "OnSight" entwickelt. Diese soll es mittels der neusten, sogenannten HoloLens-Brille zukünftig Wissenschaftlern ermöglichen, virtuell auf dem Mars zu arbeiten.

"OnSight wird es schon den Wissenschaftlern der 'Mars Science Laboratory'-Mission (MSL) erlauben, das Gelände rund um den Rover 'Cursiosity' von ihrem Schreibtisch aus zu erkunden", erläutert MSL-Projektleiter Dave Lavery das Gemeinschaftsprojekt mit Microsoft. "Das wird unsere Wahrnehmung vom Mars und der Umgebung rund um den Rover vollständig verändern."

Die OnSight-Technologie greift dabei auf die Daten des Curiosity-Rovers zu, um damit eine 3D-Simulation der unmittelbaren Umgebung zu erstellen, in der sich dann Wissenschaftler von überall her virtuell treffen können. Die Forscher werden in der Lage sein, den Arbeitsplatz des Rovers aus der Sicht einer auf dem Mars anwesenden Person zu untersuchen, Aktivitäten zu planen und die Ergebnisse dieser Arbeiten unmittelbar prüfen zu können, so die NASA.


Erste Simulationen des OnSight-Systems im Einsatz | Copyright: NASA/JPL-Caltech

"Wir glauben, dass OnSight die Art und Weise, wie wir den Mars erforschen und diese Forschung mit der Welt teilen, auf eine völlig neue Art erweitern wird", zeigt sich der OnSight-Projektwissenschaftler Jeff Norris vom Jet Propulsion Laboratory der NASA schon jetzt überzeugt.


Erste Simulationen des OnSight-Systems im Einsatz | Copyright: NASA/JPL-Caltech

Bislang waren die Rover-Wissenschafter alleine auf Aufnahmen der mobilen Laborheinheit angewiesen, die sie auf Computerbildschirmen untersuchen und daraus Folgerungen ziehen mussten. "Aber selbst 3D-Stereoaufnahmen liefern nicht das natürliche Gefühl Tiefe, wie es das menschliche Auge tut, um uns einen Eindruck räumlicher Verhältnisse zu verschaffen", so die NASA-Forscher.

Das OnSight-System soll mittels der visuellen Rover-Daten ein holografisches Modell des Sichtfeldes des Rovers und dadurch eine Hybridansicht aus Realdaten und virtuellen Simulationen erstellen. Um diesen Eindruck erleben zu können, müssen sich die Forscher der neusten Microsoft-Technologie "HoloLens" bedienen. Der Träger einer solchen Hologramm-Brille wird dann die Umgebung des Rovers um den Wissenschaftler auf der Erde projiziert. "Auf diese Weise kann man sich dass durch die felsige Landschaft rund um den Rover bewegen, sich bücken, um Gestein aus der Nähe oder geologische Aufschlüsse aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten. Auf diese Weise sollen Wissenschaftler und Ingenieure mit dem Mars auf natürlich-menschlichere Art und Weise interagieren und auch zukünftige Missionen sozusagen vor Ort planen können", erhoffen sich die NASA-Visionäre.

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Topografische Karte des Mars. Die blauen Regionen befinden sich unterhalb des festgelegten Nullviveaus, die roten oberhalb | Copyright: NASA

Zürich (Schweiz) - Kein anderer Planet im Sonnensystem weist wie der Mars zwei gänzlich verschiedene Hälften auf. Während vulkanarme flache Tiefländer die nördliche Hemisphäre des Roten Planeten prägen, zeichnet sich die Südhemisphäre durch unzählige von Vulkanen durchsetzte Hochländer aus. Mit neusten Simulationen liefern Schweizer Wissenschaftler nun erstmals einen neuen Ansatz für die bislang nicht definitiv erklärte, sogenannte Mars-Dichotomie und widersprechen damit bisherigen Erklärungstheorie eines gewaltigen oder mehrere kleinerer Einschläge in der Nordhalbkugel. Statt dessen war es wohl ein in etwa erdenmondgroßer Himmelskörper, der in den Südpol des Mars einschlug. Zugleich erklärt das Model das Verschwinden des Magnetfeldes des Roten Planeten und ermöglich so auch Rückschlüsse über die vieldiskutierte einstige Lebensfreundlichkeit des Mars.

Wie das Geophysiker-Team der ETH Zürich um Giovanni Leone im Fachjournal "Geophysical Research Letters" (DOI: 10.1002/2014GL062261) berichten, zeigen die Simulationen dass in der Frühgeschichte des Sonnensystems ein großer Himmelskörper in den Südpol des Mars eingeschlagen haben muss. Dieser Einschlag müsse dermaßen viel Energie erzeugt haben, dass ein Magma-Ozean entstand, der die Ausdehnung der heutigen Südhemisphäre hatte. "Der Einschlagkörper musste mindestens ein Zehntel der Marsmasse betragen haben", so die Forscher. "Das flüssige Gestein erstarrte schließlich zum bergigen Hochland, aus dem die heutige Südhalbkugel des Mars besteht."

In ihrer Simulation gingen die Wissenschaftler davon aus, dass der Himmelskörper mehrheitlich aus Eisen bestand, einen Radius von mindestens 1600 Kilometern hatte und mit fünf Kilometern pro Sekunde in den Mars prallte. Zeitpunkt des Geschehens: Rund 4 bis 15 Millionen Jahre nach Entstehung des roten Planeten. "Die Marskruste muss damals nur sehr dünn gewesen sein, wie die harte karamelisierte Oberfläche einer Crema Catalan. Darunter verbarg sich wie beim beliebten Dessert ein flüssiges Inneres."

Der Einschlagkörper fügte dem Mars demnach nicht nur mehr Masse, sondern vor allem Eisen hinzu. Er setzte auch starke vulkanische Aktivitäten in Gang, die gemäß der Simulation bis vor rund 3,5 Milliarden Jahren anhielten. Vor allem rund um den Äquator entstanden als Folge des Einschlags zahlreiche sogenannte Mantel-Plumes, die zum Südpol hin wanderten und sich dort vereinigten. Mantel-Plumes sind Magmasäulen, die flüssiges Material vom Mantel zur Oberfläche transportieren.

Im Modell der Forscher kommt der Mars vor 3,5 Milliarden Jahren dann zur Ruhe. Danach gab es auf dem roten Planeten weder Vulkanismus noch ein Magnetfeld - was mit Beobachtungen und Messungen übereinstimmt.

Tatsächlich besagten bisherige Theorien bislang das Gegenteil: dass es entweder einen gigantischen Einschlag oder mehrere kleinere Treffer in der Nordhalbkugel gegeben haben musste. Diese Theorien überzeugte Leone jedoch nicht: "Unsere Szenarien stimmen besser mit einer Vielzahl von Beobachtungen des Mars überein als die Theorie eines Einschlages in der Nordhemisphäre". Auf dem Mars sind die Vulkane sehr ungleich verteilt. Auf der Südhemisphäre sind sie häufig und weit verbreitet, auf der Nordhalbkugel jedoch selten und auf wenige, kleinere Gebiete beschränkt. "Unser Modell bildet die tatsächliche Verteilung des Vulkanismus beinahe deckungsgleich ab", betont Leone. Kein anderes Modell habe diese Verteilung bisher abbilden oder erklären können.

Mit ihrer Simulation können die Forscher auch die unterschiedliche Topografie der beiden Hemisphären realitätsnah wiedergeben. So bilde das Modell - je nach gewählter Zusammensetzung des Einschlagkörpers - Ausdehnung und Form der Hemisphären nahezu perfekt ab. Voraussetzung dafür ist, dass der aufprallende Körper 80 Prozent Eisen enthält. Simulieren die Forscher den Aufprall mit einem Körper aus purem Silikatgestein, so entspricht das Bild der Dichotomie nicht der Realität.

Und schließlich bestätigt das Modell der ETH-Forscher den Zeitpunkt, an dem das Magnetfeld des Mars‘ ausgelöscht wurde. Der vom Modell berechnete Zeitpunkt entspricht den rund 4,1 Milliarden Jahren vor unserer Zeit, was andere Wissenschaftler bereits zuvor nachgewiesen hatten. Das Modell zeigt überdies auch den Grund für das Abschalten auf: der steile Abfall des Wärmeflusses aus dem Kern in den Mantel und die Kruste in den ersten 400 Millionen Jahren nach dem Einschlag. Nach einer Milliarde Jahren betrug der Wärmefluss noch ein Zehntel des Anfangswertes - zu wenig, um selbst den Vulkanismus aufrechtzuerhalten. Die Modellrechnungen stimmen gut mit bisherigen Berechnungen und mineralogischen Untersuchungen überein.

Der Vulkanismus auf dem Mars hing laut Leone mit dem Wärmefluss zusammen. Der Grad des Vulkanismus könne jedoch in der Simulation variiert werden und werde von der Stärke des Einschlags beeinflusst. Dieser wiederum hänge mit der Größe und der Zusammensetzung des Himmelskörper zusammen. Je größer dieser ist, desto stärker ist die vulkanische Aktivität. Nach einer Milliarde Jahre aber erlöschen die Vulkanschlote, unabhängig von der Größe des Einschlages.

Für Giovanni Leone wird immer klarer, dass der Mars schon immer ein extrem lebensfeindlicher Planet gewesen ist. Dass auf ihm jemals Ozeane oder Wasserläufe vorkamen, hält er für fast unmöglich. "Bevor dieser Planet zum heutigen kalten und trockenen Ort wurde, war er von großer Hitze und von Vulkanismus geprägt, was allfälliges Wasser hätte verdunsten lassen und die Entstehung von Leben sehr unwahrscheinlich macht", ist der Planetenforscher überzeugt.

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Ungewöhnlich hohe Wolkenausbrüche auf dem Mars am 21. März 2012. | Copyright/Quelle: W. Jaeschke and D. Parker

Bilbao (Spanien) - Seit Hobby-Astronomen im Frühjahr 2012 ungewöhnlich hochaufragende wolkenartige Strukturen in der Atmosphäre über der Nordhalbkugel des Mars entdeckt haben, rätseln auch Wissenschaftler darüber, um was genau es sich dabei handeln könnte. Nachdem seit 2012 weitere ähnliche Wolkenausbrüche auf dem Mars entdeckt wurden, hat die europäische Weltraumagentur ESA nun weitere und neue Aufnahmen veröffentlicht - und rätselt weiterhin über deren Natur und Herkunft.

Die ersten "Wolkenwarzen" entdeckte der Amateur-Astrofotograf Wayne Jaeschke am 19. Und 20. März, gefolgt von weiteren Beobachtungen ähnlicher Strukturen im April 2012 (...wir berichteten). Die Wolkenausbrüche erstreckten sich bis auf eine Höhe von 250 Kilometern oberhalb der Marsoberfläche. Im Vergleich dazu erreichen irdische Wolken nicht mehr als 100 Kilometer Höhe.

"Auf 250 Kilometern Höhe ist die Grenzschicht zwischen Atmosphäre und dem Weltraum nur noch sehr dünn. Aus diesem Grund sind solche Strukturen in einer solchen Höhe wirklich ungewöhnlich und eigentlich nicht zu erwarten", erläutert der Autor einer aktuell im Fachjournal "Nature" (DOI: 10.1038/nature14162) veröffentlichten Studie, Agustin Sanchez-Lavega von der Universidad del País Vasco.


Animation der Aufnahmen von 2012. | Copyright: W. Jaeschke and D. Parker

Zudem entwickelten sich die Strukturen in weniger von 10 Stunden zu einem Merkmal, das eine Fläche von 1000 x 500 Kilometer bedeckte und etwa 10 Tage lang, jedoch sich stets verändernd, sichtbar blieb. Von den Sonden, die damals den Roten Planeten umkreisten, blieb das Spektakel jedoch unerkannt, da ihre Positionen während des Vorgangs ungeeignet für genauere Beobachtungen war.

Nach der ersten Beobachtung suchten Astronomen auch in den Mars-Beobachtungsdaten des Weltraumteleskops Hubble von 1995 bis 1999 nach Hinweisen auf ähnliche Vorgängen und wurden auf Aufnahmen vom 17. März 1997 fündig.


Hubble-Aufnahme vom 17. Mai 1997. | Copyright: NASA/ESA

Derzeit erforschen die Wissenschaftler, was es mit den ungewöhnlichen Wolkenausbrüchen auf sich haben könnte: "Eine der Ideen, die wir diskutiert haben ist, dass es sich bei diesem Strukturen um stark reflektive Wolken aus Wassereis, Kohlendioxideis oder Staubpartikeln handelt. Allerdings würde all dies eine starke Abweichung vom bisherigen Standardmodell des Marsklimas, dessen globaler Zirkulation und Wolkenbildung bedeuten", so Augustin.

Alternativ vermuten die Forscher, dass es sich um eine Emission von Polarlichtern handeln könnte, da schon zuvor genau an den Orten der anomalen Strukturen Polarlichter beobachtet werden konnten. Zudem gebe ein genau an diesen Orten auch große Magnetfeldanomalien der Marskruste. Weitere Aufschlüsse erhoffen sich die Forscher zudem von der für 2016 geplanten europäischen Marsmission "ExoMars".

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Selbstporträt des Marsrovers "Curiosity" bei der Arbeit im Marskrater Gale. | Copyright: NASA

Kopenhagen (Dänemark) - Schon lange ist bekannt, dass es auf dem Mars Wasser in Form von Eis gibt. Jetzt belegen neuste Daten den Mars-Rovers "Curiosity" der jedoch, dass es wahrscheinlich selbst heute noch Wasser in flüssiger und salziger Form auf der Oberfläche des Roten Planeten gibt. An Leben, auf der Grundlage dieses Wassers glauben die Wissenschaftler jedoch nicht.

Wie die Forscher um Morten Bo Madsen von der Mars Group am Niels Bohr Institut der Universität Kopenhagen aktuell im Fachjournal "Nature" (DOI: 10.1038/ngeo2412) berichten, hat "Curiosity" im Boden des Gale-Kraters Kalziumperchlorat entdeckt. "Unter den richtigen Bedingungen absorbiert dieses Wasserdunst aus der dünnen Marsatmosphäre. Unsere Messungen mit der Wetterstation des Rovers zeigen, dass genau diese notwendigen Bedingungen während den Nächten und unmittelbar nach Sonnenaufgang im Marswinter tatsächlich existieren."

Die Station misst Wetterdaten auf Bodenhöhe und in 1,6 Metern Höhe. "Wenn die Nach hereinbricht, kondensiert ein Teil des Wassers aus der Marsatmosphäre auf der Planetenoberfläche als Reif. Kalziumperchlorat ist aber stark absorbierend und bildet zusammen mit diesem Wasser eine Salzlauge deren Gefrierpunkt derart herabgesetzt ist, dass der Reif zu einer Flüssigkeit werden kann.

Der Boden selbst ist porös, so dass dieses Wasser im Boden versickert. Mit der Zeit könnten im Boden enthaltene Salze so ebenfalls gelöst werden und sich dadurch in flüssiger Form weiter unterhalb der Oberfläche ansammeln.

Trotz ihrer Entdeckung zweifeln die Forscher jedoch daran, dass dieses Wasser Leben hervorgebracht haben oder erhalten könnte. "Der Mars ist dennoch immer noch zu trocken, zu kalt und aufgrund des fehlenden Magnetfeldes zu starker kosmischer Strahlung ungeschützt ausgesetzt, die so selbst noch in den Marsboden bis auf eine Tiefe von rund einem Meter vordringen kann und hier alles Leben abtötet. Zumindest Leben, wie wir es von der Erde kennen."

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