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Verborgener See liefert Hinweise auf jungen Vulkanismus auf dem Mars:


Blick auf die südliche Polkappe des Mars.
Copyright: NASA
Tucson (USA) – Die jüngste Entdeckung eines Sees flüssigen Wassers unter der Eiskappe des Mars-Südpols legt nahe, dass es – um das Wasser flüssig zu halten – am Südpol des Roten Planeten auch eine unterirdische Wärmequelle geben muss.

Wie Forscher um Michael Sori und Ali Bramson von der University of Arizona aktuell im Fachjournal „Geophysical Research Letters“ (DOI: 10.1029/2018GL080985) berichten, sehen sie ihre Studie allerdings nicht als weiteren Beleg für die Existenz des verborgenen Mars-Sees bzw. Mars-Tümpels (…GreWi berichtete), sondern haben sich umgekehrt die Frage gestellt, wodurch ein solches Gewässer entstanden sein und sich erhalten haben könnte.

Als Erklärung vermuten die Wissenschaftler junge magmatische Aktivität, etwa die Entstehung einer Magma-Kammer unterhalb der Mars-Oberfläche innerhalb der vergangenen hunderttausend Jahre. Nur so sei das flüssige Gewässer unterhalb der 1,5 Kilometer dicken Eiskappe zu erklären. Im Umkehrschluss attestieren die Autoren der Studie dass, sollte es diese magmatische Aktivität nicht geben, vermutlich auch der flüssige See nicht existiert.

Die Vorstellung unterirdischer Magma-Aktivität würde das immer stärker in den Vordergrund tretende Bild vom Mars als bis heute noch geologisch lebendigen Planeten stützen und zu einem besseren Verständnis des Roten Planeten und seiner Entwicklung beitragen.

Die Existenz eines flüssigen Sees auf dem Mars, würde auch die Wahrscheinlichkeit für heute noch existierendes Leben auf dem Roten Planeten erhöhen: „Wir denken, dass wenn es auf dem Mars irgendeine Form von Leben gibt, so müsste es von der Strahlung an der Oberfläche des Planeten abgeschirmt sein“, so die Forscher und erläutern dazu weiter: „Wenn es nun aber selbst heute noch aktive magmatische Prozess auf dem Mars gibt, so gab es diese vermutlich auch noch in der jüngeren Vergangenheit des Planeten und sie könnte zu weiteren, potentiell lebensfreundlichen Schmelzgewässern geführt haben.“

Hintergrund:
Der Mars besitzt zwei gewaltige, mehrere Kilometer dicke Eiskappen jeweils über seinen Polen. Auf der Erde sind Reservoire und Taschen flüssigen Wassers unter vergleichbaren Eisdecken überall dort geradezu üblich, wo das Eis auf die Erdkruste trifft.


Radaraufnahmen des Marsuntergrunds unweit der permanenten Eiskappe des Mars-Südpols (l.) zeigen ungewöhnlich hell reflektierende Signale (r. blau). Copyright: ESA/NASA/JPL/ASI/Univ. Rome; R. Orosei et al 2018

Erst im vergangenen Jahr zeigten Radaraufnahmen Signale, die für einen unter des südlichen Eiskappe verborgen liegenden See flüssigen Wassers sprechen (…GreWi berichtete). Wie das flüssige Wasser jedoch auf den Grund der südlichen Polkappe des Mars gelangte, bzw. dort entstand, war und ist bislang noch unklar.

Da der Mars viel kühler als die Erde ist, war bislang unklar, welche Art von Umgebung überhaupt erforderlich ist, um das Eis am Fuß der Eiskappe zu schmelzen. Obwohl in früheren Studien untersucht wurde, ob an der Basis der Eiskappen des Mars flüssiges Wasser vorhanden sein könnte, hatte noch niemand den genauen Ort untersucht, an dem der „See“ im vergangenen Jahr dann entdeckt wurde.

“Zunächst dachten wir, es gäbe viel mehr Spielraum, um flüssiges Wasser zu erklären und herauszufinden, welche Art von Umgebung notwendig ist, um das Eis überhaupt zu schmelzen, welche Temperaturen und welche geologischen Prozesse es dazu braucht. Schließlich ist es unter normalen Umständen ja zu kalt dafür”, so Sori.

In ihrer neuen Studie gingen die Forscher um Sori zunächst davon aus, dass der Nachweis von flüssigem Wasser unter der Eiskappe korrekt war, und suchten dann nach jenen Parametern, die für das Vorhandensein des Wassers erforderlich wären. Hierzu führten sie eine physikalische Modellierung des Mars durch, um zu verstehen, wie viel Wärme aus dem Inneren des Planeten kommt und ob sich an der Unterseite der Eiskappe genug Salze befinden könnten, um das Eis zu schmelzen – schließlich senkt Salz den Schmelzpunkt von Eis erheblich ab, sodass zunächst angenommen wurde, dass Salze an der Basis der Eiskappe zum Schmelzen des dortigen Eises hätte führen können.

In den angewandten Modellen zeigte sich, dass Salze alleine die Temperatur nicht hoch genug anheben könnten, um das Eis zu schmelzen. Es brauche also zusätzliche Wärme aus dem Inneren des Planeten.

Eine plausible Wärmequelle wäre vulkanische Aktivität im Untergrund des Planeten. Hierzu könnte Magma aus dem tiefen Inneren des Mars vor etwa 300.000 Jahren zur Oberfläche aufgestiegen sein und sich hier seinen Weg an die Oberfläche gebahnt haben. Dann sei diese aber nicht in einem Vulkanausbruch ausgetreten, sondern könnte sich in einer Magmakammer unter der Oberfläche gesammelt haben. Als die Magmakammer dann abkühlte, setzte sie jene Wärme frei, die dann das Eis am Fuß der Eiskappe schmolz. Die Magmakammer könnte die Eiskappe noch heute mit Wärme versorgen, um so das flüssige Wasser zu erzeugen.

Tatsächlich ist die Vorstellung von vulkanischer Aktivität auf dem Mars ist nicht neu und noch heute gibt es zahlreiche Hinweise auf Vulkanismus auf der Oberfläche des Planeten. Die meisten dieser vulkanischen Merkmale sind jedoch Millionen von Jahre alt, weshalb viele Wissenschaftler glauben, dass es schon sehr lange keine vulkanische Aktivitäten unterhalb und oberhalb der Oberfläche des Roten Planeten mehr gibt.

Heute noch aktiver Vulkanismus auf dem Mars würde hingegen bedeuten, „dass heute im Inneren des Mars immer noch eine aktive Magmakammer-Entstehung stattfindet, und der Mars doch nicht nur ein kalter Planet ist“, so Bramson abschließend.

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Mars Express findet erstmals Beweise für planetares Grundwassersystem auf dem Mars:


Diese Höhekarte zeigt die Verteilung einiger tiefen Krater (rote Punkte), die in einer aktuellen Studie zu Grundwasser auf dem Mars untersucht wurden.
Copyright: NASA/MGS/MOLA; Crater distribution: F. Salese et al (2019)
Utrecht (Niederlande) – Anhand der Daten der europäischen Mars-Sonde „Mars Express“ haben Planetenwissenschaftler erstmals Beweise für ein Grundwassernetzwerk gefunden, das einst planetenweit den Untergrund des Mars durchzog und unterirdische Gewässer miteinander verband. In fünf dieser einst miteinander verbundene unterirdischen Seen fanden die Forscher zudem Mineralien, die auch eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Leben gespielt haben könnten.

Während der Mars heute eine kalte und trockene Welt ist, finden sich überall auf dem Roten Planeten Oberflächenmerkmale, die ein deutliches Bild von einst auch an der Oberfläche fließenden und stehenden Gewässern zeichnen. Zu diesen Merkmalen zählen verästelte Talnetzwerke, natürliche Kanäle und Mineralien, wie sie für gewöhnlich nur durch die Wechselwirkung mit flüssigem Wasser entstehen. Zudem fanden ESA-Wissenschaftler ebenfalls mit „Mars Express“ erst im vergangenen Jahr Hinweise auf einen sogar heute noch existierenden unterirdischen Tümpel bzw. See auf dem Mars (…GreWi berichtete).

In ihrer nun im „Journal of Geophysical Research – Planets“ (DOI: 10.1029/2018JE005802) veröffentlichten Studie, präsentiert das Team um Francesco Salese von der Universiteit Utrecht nun erstmals die Ausdehnung von Grundwasser auf dem frühen Mars, wie es bislang nur in Modellen vorhergesagt wurde: „Der frühe Mars war eine wässrige Welt, aber als sich das planetare Klima verändert hatte, zogen sich das Wasser unter die Oberfläche zurück und bildete hier Reservoire und Grundwasser.“


Blick auf den Grund eines tiefen Marskraters mit Anzeichen einstigen Wassers. Erläuterungen dazu finden Sie anhand der folgenden Abbildung.
Copyright NASA/JPL-Caltech/MSSS

Die Studie liefert nun erstmals die lange Zeit kontrovers diskutierten Beweise für ein planetenweit verbundenes Grundwassersystem auf dem Mars. Hierzu untersuchten Salese und Kollegen 24 tiefe Krater auf der nördlichen Marshemisphäre, deren Grund allesamt rund 4.000 Meter und mehr unterhalb des mars’schen Nullniveaus liegt.

Hintergrund
In Abwesenheit heutiger Oberflächengewässer auf dem Mars, entspricht dieses marsianische Meeresniveau einem gerundeten und auf geografischen Höhen und Atmosphärendrücken basierendes Niveau.

Bei dieser Untersuchung entdeckten die Forscher am Grunde dieser Krater Merkmale, wie sie nur in Anwesenheit von Wasser entstanden sein konnten. Viele dieser Krater beinhalten zudem Merkmale – jeweils auf 4.000 bis 4.500 Metern Tiefe – die darauf hindeuten, dass sich hier einst stehende und fließende Gewässer fanden, die mit der Zeit nach und nach zurückgingen.

Grafische Darstellung der drei Hauptphasen der Veränderung einst wassertragender Kraterbecken auf dem Mars: Zunächst wird das Kraterbecken mit Wasser geflutet und es entstehen erste, mit Wasser in Verbindung stehende Merkmale wie Deltas, Täler, Kanäle und Küstenlinien (oben). In Phase zwei sinkt der globale Wasserspiegel, wodurch neue Landformen hervortreten (mittig). Schlussendlich trocknet der Kratergrund gänzlich aus und erodiert, wodurch Merkmale, die zuvor über Jahrmillionen entstanden sind, sichtbar werden (unten).


Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS; Diagram adapted from F. Salese et al. (2019)

Zu diesen Merkmalen zählen, in die Kraterwände eingegrabene Kanäle; gewundene durch erodierendes Grundwasser geformte Täler; dunkle, gewundene Delta, die sich gebildete hatten, als der Wasserspiegel stieg und fiel; gratige Terasssen in den Kraterwänden, die durch Sedimente in stehendem Wasser gebildet wurden und fächerförmige Sedimentablagerungen in Folge fließender Gewässer. Der einstige Wasserspiegel stimmt zudem mit den bereits zuvor vermuteten Küstenlinien der angenommenen Marsozeane überein, die vor drei bis vier Milliarden Jahren existiert haben sollen.

„Wir glauben, dass dieser Ozean mit einem System unterirdischer Seen verbunden war, das sich über den gesamten Planeten zog“, so der Planetenwissenschaftler und Mitautor der Studie Gian Gabriele Ori von der Università D’Annunzio. „Diese Seen existierten vermutlich vor rund 3,5 Milliarden Jahren, also in etwa zeitgleich mit dem Mars-Ozean.“ Für die Wissenschaftler und Autoren der Studie ist die Geschichte des Marswassers ebenso komplex wie sie zudem direkt mit der Frage nach Leben auf dem Mars in Verbindung stehe.

In ihrer Studie entdeckten die Wissenschaftler im Innern von fünf Kratern zudem Anzeichen von Mineralien, die wie mit der Entstehung des Lebens auf der Erde in Verbindung gebracht werden, darunter verschiedenen Tonerden, Karbonate und Silikate. Diese Entdeckung stütze denn auch die Vorstellung, dass auch die Kraterbecken des Mars einst auch die Zutaten des Lebens beinhaltet hatten.

Eine gezielte Erforschung der untersuchten Orte auf dem Mars, so eine der Folgerungen und Forderungen der Studie, könnten Umgebungen offenbaren, die einst lebensfreundlich waren. Für astrobiologische Missionen – etwa im Rahmen des ExoMars-Programms von ESA und Roscosmos – könnten die jetzt untersuchten Orte also zu den wichtigsten Zielen werden.

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„Mars Express“ fotografiert urzeitliche Flusstäler auf dem Mars:


Mars-Express-Aufnahme der Flusstäler östlich des Huygens-Kraters.
Copyright: ESA/DLR/FU Berlin/ CC BY-SA 3.0 IGO
Berlin (Deutschland) – Neue hochauflösende Aufnahmen der Stereokamera HRSC an Bord der europäischen Sonde „Mars Express“ zeigen ein System ausgetrockneter, stark verästelter Flusstäler östlich des Einschlagskraters Huygens. Die Täler zeigen erneut, dass der Mars früher zumindest zeitweise ein wärmeres und deutlich feuchteres und vielleicht sogar lebensfreundlicheres Klima besaß als heute.

Wie das die HRSC-Kamera betreibende Deutsch Zentrum für Luft- Raumfahrt (DLR) berichtet, entstanden Talnetzwerke wie jenes, dessen Aufnahmen jetzt veröffentlicht wurden, vor mehr als dreieinhalb Milliarden Jahren und kommen deshalb typischerweise in den ältesten, stark verkraterten Regionen im südlichen Hochland des Mars vor. Für Planetenwissenschaftler belegt die Existenz solcher Talnetzwerke, dass der Mars früher zumindest zeitweise ein anderes, vermutlich wärmeres, feuchteres und damit vielleicht auch lebensfreundliches Klima besaß und vor mehr als vier bis vor etwa 3,7 Milliarden Jahren vermutlich sogar einen Wasserkreislauf gehabt haben muss


Die Bucht von Musa im Nordosten des Iran offenbart die Ähnlichkeiten zwischen den dendritischen Flusstälern des Mars und der Erde.
Copyright: ESA / CC BY-SA 3.0 IGO

„Auf den Bildern sieht man, dass die Landschaft von einem Netzwerk aus gewundenen Tälern überzogen ist, die allesamt einem dendritischen, also verästelten oder verzweigten Muster folgen“, erläutert die DLR-Pressemitteilung zu den neuen Aufnahmen und führt dazu weiter aus: „In der Hydrologie wird der Begriff ‘dendritisch’ von dendron (griech. für Baum) abgeleitet und beschreibt ein Tal, in das talaufwärts immer kleinere Nebentäler münden, die wiederum von noch kleineren Zuflüssen gespeist werden. Dadurch ergibt sich ein Muster, das der Struktur eines Baumes ähnelt, mit Stamm, Ästen und kleinen Zweigen. Auf der Erde ist dieses Erosionsmuster bei den meisten Flüssen anzutreffen und ist das Ergebnis des Wasserkreislaufs mit Niederschlag, Abfluss, Verdunstung und erneutem Niederschlag. Im Gegensatz dazu stehen kaum verzweigte, ebenfalls längst ausgetrocknete Flusstäler auf dem Mars, die eher eine geradlinig verlaufende Talstruktur ohne viele Nebenflüsse aufweisen, und die eine andere Entstehungsgeschichte haben, weil sie durch austretendes Grundwasser gebildet wurden.“


Perspektivische Schrägansicht der der Flusstäler östlich des Huygens-Kraters durch „Mars Express“.
Copyright: ESA/DLR/FU Berlin/ CC BY-SA 3.0 IGO

Um derart verästelten Täler zu formen, war auch auf dem Mars einst fließendes Wasser nötig. Der jeweilige Ursprung des Wassers – ob nun Niederschlag, Grundwasser oder Schmelzwasser aus dem Eis von Gletschern – könne, so erläutert das DLR, oft an der Art der Talstruktur abgelesen werden: „Talnetzwerke, die einen dendritischen Grundriss aufweisen, wurden auch auf dem Mars höchstwahrscheinlich durch Oberflächenabfluss von Niederschlag oder Schmelzwasser gebildet. Die Ursprünge der Täler befinden sich typischerweise an einem topographischen Höhenzug, beispielsweise an einer Wasserscheide, und der Verlauf der Abflussrinnen folgt dem lokalen Gefälle. Der Begriff Wasserscheide bezeichnet dabei den Grenzverlauf zwischen zwei benachbarten Flusssystemen, der sich in der Regel entlang von Höhenzügen erstreckt.“


Höhenkarte des Bildausschnitts.
Copyright: ESA/DLR/FU Berlin/ CC BY-SA 3.0 IGO

Anhand der mitgelieferten Höhenmodelle (s. Abb.) lässt sich zudem ableiten, dass die Wassermassen von Norden nach Süden geflossen sind. Die größten Täler in den gezeigten Bildern sind bis zu zwei Kilometer breit und erreichen eine Tiefe von bis zu 200 Metern. Insbesondere diejenigen, die in Ost-West Richtung verlaufen, zeigen stark verwitterte und von der Erosionskraft des talwärts fließenden Wassers ausgeschürfte Talränder. Dendritische Talsysteme finden sich auch an anderen Stellen auf dem Kraterrand und wurden von der HRSC auf “Mars Express” erstmals 2004 erfasst.

Hintergrund
Heute geht man davon aus, dass sich auf dem Mars vor etwa 3,7 bis 3,8 Milliarden Jahren ein Klimawandel ereignet hatte, bei dem sich die Umweltbedingungen von einem eher neutralen, lebensfreundlichen, sporadisch feuchten Milieu zu einem deutlich saureren, lebensfeindlichen, trockenen und kalten Milieu hin verändert haben. Die Hauptursache dafür liegt – nach heutigem Kenntnisstand – in dem graduellen Verlust der Marsatmosphäre und einer veränderten vulkanischen Aktivität des Planeten. “Dieser Klimawandel hat unseren Nachbarplaneten sozusagen von einem hinsichtlich der möglichen Entstehung und Entwicklung von Leben ‘hoffnungsvollen’ Planeten mit zeitweilig existierenden Flüssen und Seen zu einem Planeten umgeformt, der nur noch trocken, kalt und salzig war”, so Prof. Ralf Jaumann vom DLR-Institut für Planetenforschung und Leiter des Kameraexperiments HRSC.

Einer der Gründe, warum der Mars seine Atmosphäre verloren hat, liege an seinem heute fehlenden, aber während der ersten fünfhundert Millionen Jahre noch existierenden Magnetfeld: „Weil das Magnetfeld immer schwächer wurde, konnte der Sonnenwind sukzessive die Atmosphärenmoleküle spalten, und die beschleunigten Ionen gingen ans Weltall verloren: Dadurch und wegen des nachlassenden Vulkanismus’ wurde die Atmosphäre immer dünner. Außerdem ist Mars nur halb so groß wie die Erde, weshalb seine Anziehungskraft kaum ausreicht, um Atmosphärenmoleküle durch die eigene Schwerkraft an sich zu binden. Ab einem bestimmten Atmosphärendruck kann Wasser physikalisch auf einem Planeten nicht mehr flüssig sein, sondern nur noch eis- oder gasförmig. Durch das Ausbleiben der Niederschläge brach der Wasserkreislauf auf dem Mars schließlich zusammen.“

Selbst wenn die Temperaturen hier und da auch heute noch dafür ausreichen würden – flüssiges Wasser würde aufgrund der dünnen Atmosphäre an der Marsoberfläche sofort verdampfen. Im Planetenuntergrund scheint Wasser jedoch noch in großen Mengen vorhanden zu sein, und zwar in Form von Wassereis. Zudem bestehen die beiden Polkappen des Mars aus einer Mischung aus Wasser- und Kohlendioxideis. Unter ganz extremen Bedingungen (zum Beispiel in sehr salzhaltigen Lösungen) könnte Wasser theoretisch also auch heute noch als Flüssigkeit auf dem Mars kurzzeitig existieren.

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Astrobiologen präsentieren Indizien für aktuelles Leben auf dem Mars:


Aufnahme eines künstlichen Bohrlochs, aufgenommen der linken PanCam des NASA-Mars-Rovers „Opportunity“ vom 88. Missionstag (Sol 88). Laut einem aktuellen Artikel stimmt eine Mehrheit hinzugezogener Pilz- und Flechtenexperten, sowie Geomorphologen und Mineralogen darin überein, dass es sich bei diesen 2-6 Millimeter großen, kugelförmigen Strukturen um Flechten handeln könnte. In den Strukturen wollen einige Wissenschaftler Fruchtkörper auf Stängeln und Stielen erkennen. Copyright/Quelle: NASA / Journal of Astrobiology and Space Science Reviews, 1, 40–81, 2019; Joseph et al.
San José (USA) – Ein Team internationaler Astrobiologen hat einen ausführlichen Fachartikel veröffentlicht, in dem sie anhand früherer Studien und Originalaufnahmen der NASA-Mars-Rover Indizien für aktuelles Leben in Form von Pilzen und Flechten auf dem Mars vorlegen. Doch die Ergebnisse sind noch immer nicht eindeutig, weswegen auch die Autoren selbst unterstreichen, dass die dargelegten und diskutierten Indizien und Hinweise noch kein endgültiger Beweis für Leben auf dem Mars darstellen. Einen ergebnisoffenen und zugleich kritischen Blick sind die dargelegten Beispiele potentieller Kleinorganismen auf dem Mars hingegen auf jeden Fall wert.

Wie das Team aus Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen um Dr. R. Gabriel Joseph von „Astrobiological Associates“ aktuell in einer expertenbegutachteten (Peer review) Monografie mit dem Titel „Evidence of Life on Mars?“ (Beweise für Leben auf dem Mars?) im „Journal of Astrobiology and Space Science Reviews“ erläutern, handelt es sich bei ihrer Arbeit um eine Auswertung von fast 200 früheren Fachartikeln und wissenschaftlichen Studien.

In ihrem Artikel präsentieren die Autoren – Dr. Regina S. Dass vom Molecular Fungal Genetics and Mycotoxicology Laboratory an der School of Life Sciences der indischen Pondicherry University, Dr. Vincenzo Rizzo und N. Cantasano vom italienischen Nationalen Wissenschaftsrat (CNR) und Dr. G. Bianciardi vom Lehrstuhl für medizinische Biotechnologie an der Universià degli Studi die Siena – Originalaufnahmen der NASA-Mars-Rover, die ihrer Ansicht nach Details und Strukturen auf der Marsoberfläche zeigen, die ihre Schlussfolgerungen, dass es auf dem Mars Leben in Form von Pilzen, Flechten zu geben scheint, stützen. Zudem beschreiben sie jahreszeitliche Veränderungen im Methangehalt der Marsatmosphäre, an Stromatolithen erinnernde Sedimente sowie Aufnahmen, die Pilze auf den Außenseiten der Mars-Rover „Opportunity“ und „Curiosity“ zeigen könnten.

Zugleich gestehen die Autoren aber auch ein, dass „Ähnlichkeit in der Morphologie einer Struktur (natürlich) noch kein Beweis für Leben“ sein kann.

„Die vorgelegten Beweise sind derart kontrovers, dass unser Journal den Artikel einer ausführlichen Expertenbegutachtung (peer review) durch sechs unabhängige Wissenschaftler und acht leitende Redakteure (Senior Editors) unterworfen hat“, berichtet das „Journal of Astrobiology and Space Science Reviews“ in einer Pressemitteilung zum Artikel. Demnach haben 3 dieser Begutachter den Artikel abgelehnt, 11 eine Veröffentlichung empfohlen – allerdings erst nach umfassenden Überarbeitungen.


Vergrößerung einer Opportunity-Aufnahme weiterer flechteartiger Strukturen auf dem Mars. Copyright/Quelle: Reproduced by permission: Courtesy of Dragisa Savic (l.) and Stephen und Sylvia Sharnoff (r.). / Journal of Astrobiology and Space Science Reviews, 1, 40–81, 2019; Joseph et al.


Zum Vergleich: Irdische Flechten (Dibaeis baeomyces) von vergleichbarer Größe (2-6 mm)… Copyright/Quelle: Reproduced by permission: Courtesy of Dragisa Savic (l.) and Stephen und Sylvia Sharnoff (r.). / Journal of Astrobiology and Space Science Reviews, 1, 40–81, 2019; Joseph et al.

Die Autoren hingegen unterstreichen, dass „bislang keine geologischen oder andere abiogenen Kräfte auf der Erde bekannt sind, die Sedimentstrukturen derart zu hunderten erzeugen können, die pilzförmige Formen wie Fruchtkörper, Stiele und Stängel aufweisen und zudem Strukturen um sich herum aufweisen, die an irdische Sporen erinnern“, so Dr. Regina Dass.

Doch handelt es sich bei diesen Strukturen tatsächlich um gewachsene Organismen?
„Ganz genau können wir das nicht sagen. Es wäre auch möglich, dass hier Steine im bedeckenden Sand vom Wind freigelegt wurden“, schränkt der Geobiologe Dr. Nicolo Cantasano und Mitautor der Studie ein. „Wind erklärt aber nicht die dunklen Massen schwarzer Pilze, die auf den NASA-Mars-Rovern zu wachsen scheinen und auch nicht die weißen Pilze bzw. Bio-Korrosion, die in abgeschirmten Elementen auf dem Curiosity-Rover zu sehen sind.“

Auch der Biologe Dr. Vincenzo Rizzo ist Mitautor der Studie und arbeitet ebenfalls unter der Schirmherrschaft des italienischen Nationalen Wissenschaftsrates (CNR). Er verweist auf die jahreszeitlichen Schwankungen im Methangehalt in der Marsatmosphäre als weiteren Beleg für aktives Leben auf dem Mars: „In unserem Artikel erläutern wir, dass 90 Prozent allen irdischen Methans biologischen Ursprungs ist und ebenfalls jahreszeitlich bedingte Schwankungen in der Erdatmosphäre direkt mit den Wachstums- und Lebenszyklen von Pflanzen korrelieren. Die zyklischen Schwankungen des Mars-Methans spiegeln ebenfalls aktive Biologie wieder, wie sie auch auf einigen der von uns diskutierten NASA-Fotos vom Mars zu sehen sein könnte.“

Im Gegensatz zu den Autoren des Artikels, sehen NASA-Wissenschaftler in den von ihnen als „Blueberries“ (Blaubeeren) bezeichneten Miniatur-Sphärulen im Marsboden keine Pilze, sondern kugelförmige, bläuliche Einschlüsse aus Hematit.

Hintergrund
Die merkwürdigen Sphärulen waren einer der ersten direkten Hinweise auf eine einst wärmere, feuchtere und damit potentiell lebensfreundliche Umgebung auf dem Roten Planeten – entstanden ähnliche Einschlüsse auf der Erde doch in einst wässrigen mineralreichen Umgebungen. Nachdem zunächst lediglich rein chemische Vorgänge für die Bildung dieser “Blaubeeren” verantwortlich gemacht wurden, zeigte eine Studie australischer Wissenschaftler im September 2012, dass zumindest bei der Entstehung der irdischen Gegenstücke Mikroben eine wichtige Rolle spielen. Die „Blaubeeren“ auf dem Mars könnten also ebenfalls zumindest auf einstiges mikrobisches Leben hindeuten, berichteten die Forscher.

Hierzu erklären die Autoren des Artikels folgendes: „Es ist nicht so, dass wir der NASA direkt wiedersprechen. Die NASA verfügt über einige der weltweit besten Wissenschaftler und Ingenieure. Dennoch ist auch Hematit ein Produkt biologischer Aktivität“, so Rizzo. „Ebenso wie Stromatolithen (biogene Sedimentgesteine) durch die Aktivität von Cyanobakterien zusammengebacken werden, helfen auch Pilze und Bakterien dabei, irdischen Hematit zu verkitten. Wir können also davon ausgehen, dass dieselben biologischen Prozesse auch bei der Entstehung des Hematit auf dem Mars beteiligt waren.“

Zudem nehme Hematit für gewöhnlich nicht die Form von Flechten an“, fügt Dr. Regina Dass hinzu. „Diese Mars-Strukturen haben pilzartige Formen mit Stielen, Stängeln und gleichmäßige Höhen und weisen Wachstumsmuster auf wie irdische Flechten.“ Mitautor Dr. Giorgio Bianciardi von der Universität Sienna fügt hinzu: „Dr. Rizzo, Dr. Cantasano und ich haben bereits zuvor ausführlich vergleichende statistische Mikroanalysen von Sediementstrukturen auf dem Mars veröffentlicht, die Stromatolithen – also von Cyanobakterien erzeugten Strukturen – gleichen und gezeigt, dass diese nahezu identisch mit ihren irdischen (und eindeutig biogenen) Gegenstücken sind. (…). Rizzo und Cantasano haben bereits 2009 ihre Indizien für Stromatholithen auf dem Mars im ‚International Journal of Astrobiology‘ publiziert, wie sie dann von Dr. J. D. Farmer von der Arizona State University und Dr. Nora Nofke von der Old Dominion University reproduziert und in den Fachjournalen ‘Nature Comunications‘ (…GreWi berichtete) und ‚Astrobiology‘ veröffentlicht und diskutiert wurden.“

Neben den aktuellen Aufnahmen der NASA-Rover sprechen laut den Autoren auch die Daten der Viking-Mission, deren Lander 1976 die Marsoberfläche untersucht hatten, dafür, dass schon damals biologische Aktivität gefunden wurde, so die Autoren. Allerdings habe die NASA diese Ergebnisse nicht anerkannt und in der Folge lange Zeit keine Nachfolgemissionen zum Mars gesandt.

„Es stimmt aber“, gesteht Dr. Regina Dass ein, „dass wir keinen schlagenden Beweis haben. Wir haben keine Fotos von biologischen Zellen oder Zellstrukturen auf dem Mars. Es gibt also weiterhin noch keinen eindeutigen Beweis – dafür aber eine ganze Reihe an Indizien, die laut ‚Biologie‘ schreien.“

„Der einzige Weg, es genau herauszufinden wäre der, gezielt Proben dieser Strukturen auf dem Mars zu nehmen, und sie zurück zur Erde zu senden“, so Bianciardi und fordert: „Genau das sollte die Priorität der NASA sein.“

Doch wie sollten die von den Autoren beschriebenen Organismen auf dem Mars überleben? Woher sollten sie Wasser beziehen und was ist mit der Strahlung? Auf diese Fragen erläutert Dr. Regina Dass, dass auch irdische Arten, darunter gerade auch Pilze, in stark strahlenbelasteten Umgebungen gedeihen. „Was das Wasser anbetrifft, so müssen wir den Mars als fremde Welt anerkennen und jegliche Form von Marsleben könnte auch seine eigenen und einzigartigen ‚fremden‘ Eigenschaften entwickelt haben, die es ihm erlauben zu überleben.“

Viele Wissenschaftler glauben, dass die frühe Erde die Fähigkeit besaß, aus anorganischen Molekülen organische Moleküle entstehen zu lassen – ein Prozess, der wissenschaftlich als „Abiogenese“ bezeichnet wird. Könnte also nicht auch auf dem Mars die hierfür notwendige organische „Ursuppe“ entstanden sein?

„Die wahrscheinlichste Quelle für Leben auf dem Mars ist unsere Erde“, erklärt Dr. R. Gabriel Joseph: „Mikroben und Pilze könnten wiederholt von der Erde zum Mars transportiert worden sein. Zahlreiche Experimente haben bereits gezeigt, dass Mikroben im Innern von Gestein in Form von Meteoriten eine solche Reise überstehen würden und Mikroorganismen in der oberen Atmosphäre vom Sonnenwind sogar ins All geweht werden könnten. Zudem haben unzählige Mikroben schon die besten und kostenaufwendigsten Bemühungen der NASA um Sterilisation von Mars-Raumschiffen überstanden. Jede irdische Sonde, die auf dem Mars gelandet ist, könnte also auch Mikroben und Pilze mit zum Mars transportiert haben. Zugleich haben bereits viele Experimente gezeigt, dass viele dieser Arten, darunter Pilze und Flechten intensiven Strahlungsumgebungen wiederstehen und auch in simulierten Marsumgebungen gedeihen können. Aus diesem Grund darf auch angenommen werden, dass auf den Mars gelangte irdische Arten auch hier überleben könnten.“ (Anm. GreWi: Tatsächlich hat gerade eine aktuelle Langzeitstudie an Bord der Internationalen Raumstation genau diese Vermutung bestätigt …GreWi berichtete.)

Sind die von den Autoren beschriebenen Szenarien aber auch plausibel?
In einem Kommentar an die Herausgeber des „Journal of Astrobiology and Space Science Reviews“ zeigt sich zumindest der an der Studie selbst nicht beteiligte Biologe Prof. Dr. Marten Wikström von der Universität Helsinki angesichts des Artikels fasziniert und bezeichnet die Beobachtungen zunächst als „sehr interessant und Leben auf den frühen oder sogar heutigen Mars nahelegend“, schränkt dann aber ein: „Besonders wichtig – wenn auch zugleich enttäuschend – ist für mich jedoch die gut begründete Idee, wonach dieses Leben sehr leicht auch von der Erde stammen könnte. Wenn das so wäre, so wäre zumindest dieses Marsleben nicht wirklich von weiterführendem Interesse. Bislang fehlt noch die jene Schlüsselinformation, die nur eine DNA-Analyse von Marsproben erbringen könnte.“

Abschließend erklären das herausgebende Journal und die Autoren erneut, dass Ähnlichkeiten in der Morphologie noch keine Beweise seien: „Viele Aspekte der hier dargelegten Beobachtungen können als Indizien bezeichnet werden, die vielleicht noch nicht dem Anspruch an ‚außergewöhnliche Beweise“ gerecht werden, wie sie oft für ‚außergewöhnliche Behauptungen‘ eingefordert werden. Dennoch tendieren die einzelnen, hier vorgelegten Indizien zusammengenommen doch deutlich in Richtung Biologie. Aber wir können derzeit auf dieser Grundlage bestenfalls schlussfolgern, dass die Frage nach Leben auf dem Mars weiterhin unbeantwortet bleibt.“

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Neues Mars-Rätsel: Rover ortet auch jahreszeitliche Sauerstoff-Schwankungen auf dem Mars:


Symbolbild: Wolken am Himmel über dem Mar-Krater Gale. Fotografiert vom NASA-Rover „Curiosity“ am 17. Mai 2019.
Copyright: NASA/JPL-Caltech
Greenbelt (USA) – Gaben bislang lediglich unerwartete Anstiege im atmosphärischen Methangehalt auf dem Mars den Wissenschaftlern Rätsel auf, so gesellt sich nun ein weiteres Mysterium hinzu: An seinem Arbeitsort, dem Mars-Krater Gale, hat der NASA-Rover „Curiosity“ nun auch jahreszeitlich starke Schwankungen im Sauerstoffgehalt der dünnen Marsatmosphäre gemessen. Wie schon Methan, so gehört auch Sauerstoff zu potentiellen Hinweisen auf aktives Mars-Leben. Es könnte aber ebenfalls auch durch nonbiologische Prozesse entstehen und freigesetzt werden.

Wie das Team um Melissa Trainer vom Goddard Space Flight Center der NASA aktuell im „Journal of Geophysical Research: Planets“ (DOI: 10.1029/2019JE006175) berichtet, stiegen in den vergangenen drei Mars-Frühjahren und -Sommern die Sauerstoffwerte um bis 30 Prozent und damit deutlich über jene Menge hinaus an, die anhand bereits bekannter Prozesse und Phänomene auf dem Roten Planeten erklärt werden können. Wie dieser Sauerstoff wo entsteht und warum er im Mars-Herbst dann auch wieder auf die zu erwartenden Normalwerte absinkt, ist bislang unbekannt. Allerdings sprechen die sich wiederholenden, wenn auch in Intensität variierenden jahreszeitlichen Muster dafür, dass irgendetwas den gemessenen Sauerstoff im Frühjahr erzeugt und im Herbst damit aufhört oder das Gas der Atmosphäre wieder entzieht.


Der im Mars-Krater Gale vom NASA-Rover „Curiosity“ gemessene Anteil an Sauerstoff in der Marsatmosphäre weist von 2012-2017 saisonale Schwankungen, abrupte Anstiege im Frühjahr und Sommer werden von einen Rückgang auf die Normalwerte im Mars-Herbst gefolgt.
Copyright: Melissa Trainer/Dan Gallagher/NASA Goddard

Wie schon angesichts des Mars-Methans in der Atmosphäre, dessen Anteile von kaum nachweisbar und bis zu 21 Teilen pro Milliarde (ppb) variieren, so sind auch die nun vorgelegten Sauerstoffwerte der vergangenen drei Marsjahre (was etwa 6 Erdenjahren entspricht) nicht alleine durch saisonale Schwankungen und ebenso wenig zu erklären wie die Frage, woher das Gas eigentlich stammt.

Hintergrund: Auch Mars-Methan gibt weitere Rätsel auf
Aktuell vermeldet auch die europäische Raumfahrtagentur ESA ein weiteres Puzzleteil im andauernden Rätsel um potentielle Biomarker auf dem Mars. Während „Curiosity“ den letzten ungewöhnlichen Anstieg der Methan-Werte im vergangenen Juni messen konnte (…GreWi berichtete), konnte die Orbitalsonde „Mars Express“, die den Gale-Krater kurz nach den Curiosity-Messungen überflogen hatte, keine, geschweige denn gestiegene Methanwerte mehr messen.

Wie die ESA aktuell berichtet, passierte “Mars Express” den Ort bei Tage, rund fünf Stunden nach der nächtlichen Curiosity-Messung, obwohl der Satellit eigentlich bis auf Bodenniveau messen kann. Auch die von der Sonde einen Tag zuvor durchgeführten Messungen zeigten keine Methan-Signaturen, während die Curiosity-Werte im Laufe der folgenden Tage ebenfalls wieder abfielen.

Auch der russisch-europäische Spurengas-Satellit “Trace Gas Orbiter” (TGO), der Gale einige Tage später passierte, konnte keine auffallenden Werte feststellen.


Schaubild: Auf diese Arten könnte Methan auf dem Mars entstehen und wieder vergehen (Illu.).
Quelle/Copyright: ESA

„Wenn wir alle Messungen zusammen nehmen, so legt das Ergebnis nahe, dass der jüngste von Curiosity gemessene Methan-Anstieg sehr kurzlebig war, sodas er weniger als einen Mars-Tag nachweisbar war“, erläutert der Hauptuntersucher des für die Methanmessungen zuständigen „Planetary Fourier Spectrometer“ an Bord von „Mars Express“, Marco Giuranna. „Curiosity hat das Methan des Nachts gemessen. Wenn es auch zu dieser Zeit abgegeben wurde, so würden wir erwarten, dass es in Oberflächennähe bis zum Sonnenaufgang gebunden wurde und sich erst dann schnell verflüchtigte. In einem solchen Fall hätte es dann nicht mehr von TGO oder Mars Express detektiert werden können.”

Um den abrupten O2-Anstieg etwa durch in der Atmosphäre aufgespaltene CO2- oder Wasser-Moleküle (H2O) zu erklären, müsste die Atmosphäre über dem Gale-Krater im Frühjahr in etwa über das das Fünffache an Wasser verfügen als sie dies tatsächlich tut, während CO2 zu langsam zerfällt, um die abrupten Anstiege zu erklären. Auch der Rückgang der Werte im Mars-Herbst lasse sich nicht alleine durch die Sonneneinstrahlung und das Fortreißen der Moleküle ins All erklären. Ein solcher Vorgang müsste 10 Jahre andauern, um genügend Sauerstoff aus der Marsatmosphäre zu entfernen. Auch könnte hochenergetische Strahlung im Boden zusätzliches O2 entstehen lassen, doch würde es rund eine Million Jahre dauern, um im Marsboden genügend Sauerstoff anzusammeln, um so für die im Mars-Frühjahr steigenden Werte verantwortlich zu sein.


Ähnliches Verhalten: In den jahreszeitlichen Schwankungen des Gehalts an Sauerstoff (Kreise) und Methan (Quadrate) von 2012-2017 zeichnet sich ein interessantes übereinstimmendes Muster ab.
Copyright: Melissa Trainer/Dan Gallagher/NASA Goddard

Angesichts der ebenfalls immer noch rätselhaften und ebenso jahreszeitlich schwankenden Methan-Werte in der Marsatmosphäre, fragen sich die Wissenschaftler um Trainer, ob nicht ähnliche chemische Vorgänge auch für die Schwankungen der Sauerstoffwerte verantwortlich sein könnten: „Wir fangen an, eine interessante Übereinstimmung zwischen den Messwerten des Methans und des Sauerstoffs während eines Großteil des Marsjahres zu sehen. Da scheint es also eine Gemeinsamkeit zu geben. Nur welche, das weiß bislang noch niemand.“

Angesichts der Vermutung, das Gas könnte von Organismen freigesetzt werden, zeigen sich die Forscher bislang allerdings noch zurückhaltend und verweisen darauf, dass Sauerstoff – ähnlich wie auch Methan – sowohl durch geochemische wie auch durch biologische Prozesse erzeugt werden kann. Das Problem: Curiositys Instrumente sind für eine Unterscheidung zwischen den beiden möglichen Ursprüngen Methan und Sauerstoff nicht ausgerüstet.

Quelle: NASA

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Anerkannter Entomologe sieht Beweise für Insekten und Reptilien auf dem Mars:


Die Struktur auf dieser Aufnahme deutet der anerkannte Insektenexperte Romoser als „käferartigen“ Organismus (A, B, C) und verweist auf das gleichzeitige Vorhandensein nahezu sämtlicher für ein Insekt typische Körpermerkmale und Segmente, wie er sie auch auf weiteren Rover-Fotos entdeckt und identifiziert haben will (D, E, F, G).
Copyright/Quelle: Romoser, 2019/ NASA
Athens (USA) – Der emeritierte Professor der Ohio University Dr. William Romoser gehört zu den anerkanntesten Entomologe, also Insektenforschern in den USA und hat sich aktuell auf einem Vortrag anhand von Aufnahmen verschiedener Mars-Rover überzeugt davon gezeigt, dass es auf dem Roten Planeten nicht nur Fossilien, sondern auch heute noch lebende Insekten und Reptilien und damit höheres Leben gibt. Eine genaue Betrachtung der Ausarbeitung des Wissenschaftlers dürfte allerdings schnell Kritiker auf den Plan rufen.

Wie der ausgewiesene Experte für Arbovirologie und allgemeine / medizinische Entomologie am vergangenen Montag auf dem Jahrestreffen der „Entomological Society of America“ (ESA) in St. Louis berichtete untersuche er bereits seit mehreren Jahren Fotos der Mars-Rover und will in den Bildern eindeutig „insektenartige und reptilienartige Formen“ gefunden haben.

“Es gab und gibt Leben auf dem Mars”, sagte Romoser auf dem Entomologen-Kongress und erklärte, dass die Bilder sowohl versteinerte als auch lebende Wesen zu zeigen scheinen: „Die marsianische insektenähnliche Fauna weist eine offensichtliche Vielfalt auf, die viele Merkmale besitzt, die den irdischen Insekten ähneln und als fortgeschrittene Gruppen interpretiert werden können.“

Insbesondere auf Aufnahmen des NASA-Rovers „Curiosity“ seien insekten- und reptilienartige Formen deutlich zu erkennen. So seien auf zahlreichen Rover-Aufnahmen etwa Gliederfüßer-Körpersegmente zusammen mit Beinen, Antennen und Flügeln zu erkennen, die sich von der Umgebung abheben.


Hintergrund
Dr. William Romoser war 45 Jahre lang Entomologieprofessor an der Universität von Ohio. Er ist Mitbegründer des dortigen Tropical Disease Institute und fast 20 Jahre lang Gastforscher für durch Vektoren übertragene Krankheiten am Medical Research Institute of Infectious Diseases der US Army. Zwischen 1973 und 1998 hat Romoser vier Ausgaben des weit Lehrbuchs „The Science of Entomology“ mitverfasst.

Wie Romoser, der selbst Autor zahlreicher Fachbücher und Standardwerke zum Thema ist, erläutert, habe er die einzelnen Bilder sorgfältig untersucht und dabei die fotografischen Parameter wie Helligkeit, Kontrast, Sättigung, Inversion usw. variiert. Allerdings, so unterstreicht er, wurden hierbei keine Inhalte hinzugefügt oder entfernt.


Zeigt diese Rover-Aufnahme eine Insekten-Fossil auf dem Mars? Romoser sieht auch hier zahlreiche Merkmale des Körperaufnaus eines Insekts. Copyright/Quelle: Romoser, 2019/ NASA

Zu den in Romosers Analysen angewandten Kriterien gehören demnach: Dramatische Abweichung von der Umgebung, Klarheit der Form, Körpersymmetrie, Segmentierung von Körperteilen, wiederholte Form, Knochenreste und Beobachtung von Formen in unmittelbarer Nähe zueinander. Es wurde zudem angenommen, dass bestimmte Körperhaltungen, Anzeichen von Bewegung, Flucht, offensichtliche Interaktion, wie durch relative Positionen nahegelegt, und glänzende Augen mit dem Vorhandensein lebender Formen übereinstimmen.

“Sobald ein klares Bild einer dieser bestimmten Form identifiziert und beschrieben werden konnte, war es hilfreich, die Erkennung anderer weniger klarer, aber dennoch gültiger Bilder derselben Grundform hinzuzuziehen”, erläutert Romoser. „Ein Exoskelett und Gliedmaßen reichen aus, um sich als Arthropode (Gliederfüßer) zu identifizieren. Drei Körperregionen, ein einziges Antennenpaar und sechs Beine reichen traditionell aus, um ein irdisches „Insekt“ als solches zu identifizieren. Diese Eigenschaften sollten ebenfalls gültig sein, um einen Organismus auf dem Mars als insektenartig zu identifizieren. Von dieser Grundlage ausgehend können wir feststellen, dass auch auf dem Mars-Fotos arthropodische (gliederfüßige), insektenähnliche Formen zu sehen sind.“

Zudem zeigten vielen Bilder ein deutliches Flugverhalten auf, so der Wissenschaftler weiter: „Diese Kreaturen ähneln Hummeln oder Zimmermannsbienen auf der Erde. Andere Bilder zeigen diese „Bienen“, die in Höhlen Schutz suchen oder nisten. Andere Aufnahmen zeigen eine versteinerte Kreatur, die einer Schlange ähnelt.“


In diesen Aufnahmen vom Mars erkennt Romoser die Merkmale einer Schlange (A) und einer weiteren Schlange mit einem Insekt im Maul (C, D).
Copyright/Quelle: Romoser, 2019/ NASA

“Das Vorhandensein höherer Metazoen auf dem Mars impliziere zudem das Vorhandensein von Nährstoff- / Energiequellen und -prozessen, Nahrungsketten und -netzen sowie Wasser als Elemente, die in einer lebensfähigen, wenn auch extremen, ökologischen Umgebung funktionieren, die ausreiche, um das Leben zu erhalten, so der Insektenexperte und erläutert dazu abschließend weiter: „Ich habe Fälle beobachtet, die auf stehendes Wasser oder kleine Wasserläufe mit offensichtlichen Mäandern, kleiner untergetauchter Gesteine, größerer aufragender Gesteine ​​an der Grenzfläche zwischen Atmosphäre und Wasser, einem feuchten Uferbereich und einem trockeneren Bereich außerhalb des feuchten Bereichs hindeuten. Wasser auf dem Mars wurde mehrmals gemeldet, einschließlich Oberflächenwasser, das mit Instrumenten von Viking, Pathfinder, Phoenix und Curiosity nachgewiesen wurde.“

+ + + GreWi Kommentar
Kritiker und Skeptiker dürfte Romoser mit seinen Interpretationen der von ihm herausgearbeiteten Details nur schwer überzeugen. Während man anhand einiger Beispiele zumindest der Interpretation des Insektenforschers folgen mag, tut man sich angesichts anderer Beispiele sicherlich sehr viel schwerer und sieht in den Ausführungen des Forschers eher eine beliebige Deutung von Beispielen für Pareidolie (dem Erkennen bekannter Muster und Formen in eigentlich chaotishen Formationen wie etwa Wolken und Felsen) im Marsgestein als Beweise für dortiges Leben. Ähnliches trifft auf Romosers Ausführungen zu möglichen UFO-Phänomenen zu, die er ebenfalls auf Marsrover-Aufnahmen entdeckt haben will. Mit dem Schritt in die akademische Öffentlichkeit hat Romoser jedoch einen wichtigen Beitrag zur Diskussion der von ihm entdeckten Strukturen getan, wie er ihn und seine Methoden deutlich von so- und selbsternannten „Anomalien-Jägern“ unterscheidet. Dass sich auch der Wissenschaftler selbst der kontroversen Natur seiner Ausarbeitung und Behauptungen bewusst ist, zeigt seine Danksagung auf dem Poster zu seinem Vortrag, auf dem er dem ESA-Kongressprogramm für die Erlaubnis dankt, seine Enthüllungen von Leben auf dem Mars innerhalb des wissenschaftlichen Fachforums vorstellen zu dürfen.

Eine weitere Einschätzung, Bewertung und Diskussion von Romosers Interpretationen der Bilddetails und Strukturen wird erst dann möglich sein, wenn auch die Originalaufnahmen und deren eindeutige Quellen veröffentlicht wurden und so unabhängig untersucht und diskutiert werden können – um etwa zu sehen, ob der Autor hier beispielsweise lediglich mit starken Vergrößerungen kleinster Bilddetails gearbeitet hat, durch die sehr leicht digitale Artefakte entstehen können. Sobald diese Informationen vorliegen, wird GreWi erneut berichten…

Quellen: Ohio University

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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...edacht20200116/

Mars verliert Wasser vermutlich schneller als gedacht:


In der oberen Marsatmosphäre wird Wasser durch die UV-Strahlung des Sonnenlichts in Wasserstoff- und Sauerstoffatome aufgespalten, die dann leicht ins All entfliehen können (Illu.).
Copyright: ESA
Paris (Frankreich) – Kaum einen Monat, nachdem die NASA eine „Schatzkarte“ des unmittelbar unter Marsoberfläche verborgenen Wassereises veröffentlicht hatte, dämpft eine neue Studie die Hoffnung, das Marswasser als sichere Quelle für das lebenswichtige Nass einst für bemannte Stationen auf dem Roten Planeten nutzen zu können. Das Wasser des Mars scheint sich demnach sehr viel schneller ins All zu verflüchtigen als bislang angenommen.

Noch im Dezember 2019 hatte die NASA eine Karte des Mars veröffentlicht, auf der Wassereislager aufgeführt sind, die sich bereits wenige Zentimeter unter der Marsoberfläche befinden und damit für zukünftige bemannte Mars-Missionen und -Stationen leicht zugänglich wären. „Wassereis wird ein Schlüssel für jegliche Überlegungen zukünftiger Missionen zum Mars sein. Da an Bord der Raumschiffe selbst nur wenig Platz ist, ausreichend Vorräte wie Wasser mit zu führen, werden Mars-Astronauten Wasser sowohl für Trinkwasser als auch zur Herstellung von Raketenreibstoff vor Ort gewinnen müssen. (…) Die jetzt veröffentlichte Karte zu Wassereislagern unmittelbar unterhalb der Marsoberfläche könnte hierfür geradezu eine Schatzkarte sein und damit auch mögliche Landeorte für bemannte Missionen vorgeben.“


Wasser-Schatzkarte des Mars: Kalte Farben zeigen Eislager in Oberflächennähe, während warme Farben tiefere Wassereislager anzeigen. Schwarze Zonen markieren jene Regionen, in denen ein Raumschiff in feinem Staub landen würde. Der Rahmen markiert die ideale Landeregion für eine zukünftige bemannte Mission mit vergleichsweise leichtem Zugriff auf verborgenes Wassereis.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/ASU

Die Hoffnung, auf dem Mars dadurch auch langfristig über ausreichende Wasserressourcen zu verfügen wird nun von einer Studie internationaler Wissenschaftler etwas gedämpft, die jetzt im Fachjournal „Science“ (DOI: 10.1126/science.aay9522) veröffentlicht wurde.

Darin kommt um Franck Montmessin vom französischen Nationalen Forschungszentrum (Centre National de la Recherche Scientifique“, CNRS) gemeinsam mit Kollegen der Universitäten von Oxford, Paris, Canberra und der Russischen Akademie der Wissenschaften zu der Erkenntnis, dass der Mars sein Wasser sehr viel schneller verliert, als bisherige Beobachtungen und theoretischen Modelle dies vermutet hatten.

„Der stetige Verlust von Wasser (H2O) passiert in der oberes Marsatmosphäre in etwa 80 Kilometern Höhe, wenn die UV-Strahlung und andere chemische Vorgänge die Wassermoleküle in Wasserstoff- und Sauerstoffatome auftrennen und die schwache Gravitation des Planeten diese nicht mehr davon abhalten kann, ins All zu entweichen.“

In etwa 80 Kilometern Höhe entdeckten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler anhand der Daten des europäisch-russischen ExoMars-Trace-GasOrbiters große atmosphärische Taschen aus gesättigtem Wasserdampf, innerhalb derer die Atmosphäre 10 bis 100 Mal mehr Wasserdampf enthält, als es die Temperaturen eigentlich zulassen sollten. Aufgrund der beobachteten Sättigungsrate erhöhe sich auch die Fähigkeit dieses Wassers ins All zu entweichen, gerade während der wärmeren Jahreszeiten enorm. „Wenn Wasserdampf innerhalb der Marsatmosphäre in solche Höhen aufsteigen kann ohne zu kondensieren, dann liegt es nahe, dass das Entweichen von Wasser vom Mars in deutlich größerem Maße und Umfang abläuft, als bislang angenommen“, erläutert Montmessin abschließend. Bislang waren Wissenschaftler davon ausgegangen, dass es Jahrzehnte dauert, bis Wasser so hoch in die Marsatmosphäre gelangt, wo es in seine Bestandteile zerlegt wird und entwiecht. Tatsächlich dauert dieser Vorgang nun offenbar sehr viel kürzer – wir sprechen hier von Wochen oder gar Tagen.“

Quelle: CNRS

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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...laeren20200129/

Leben auf dem Mars? Mikroorganismen könnten Mars-Methan erklären:



Fließspuren an Kraterwänden auf dem Mars, sogenannte „Recurring Slope Lineae“ RSL.
Copyright: NASA
Berlin (Deutschland) – Woher stammt das immer wieder auch in Spitzen gemessene Methan auf dem Mars? Zumindest auf der Erde ist das meiste Methan in der Atmosphäre das Ergebnis biologischer Prozesse. Da das Gas aber auch auf nicht-biologischem Weg entstehen kann, rätseln Wissenschaftler weiterhin über den Ursprung des Mars-Methans. Eine neue Studie Berliner Astrobiologen zeigt nun, dass bestimmte Mikroben unter simulierten Mars-Bedingungen existieren und so für das Methan verantwortlich sein könnten.

Auch jüngste Messungen haben bestätigt, dass die Konzentrationen des Stoffwechselproduktes Methan über das Marsjahr hinweg schwanken. Ein weiterer Beleg für jahreszeitenbedingte biologische Aktivität? Weiterhin stellt sich aber die Frage, wer oder was produziert also sporadisch das Methan?

Wie eine Arbeitsgruppe um den Astrobiologen Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch vom Zentrum für Astronomie und Astrophysik an der TU Berlin jetzt erstmals im Experiment nachweisen konnte, können bestimmte Mikroben, sog. Archaeen, in marsähnlichen, salzhaltigen Böden nicht nur überleben, sondern auch Stoffwechsel betreiben. Hierzu benötigen sie lediglich Kohlendioxid und Wasserstoff als Energie- und Kraftstoffquellen und minimalste Wassermengen, wie sie auch auf dem Mars vom dort salzhaltigen Gestein aus der Atmosphäre entzogen werden.

Wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aktuell im Fachjournal „Nature Scientific Reports“ (DOI: 10.1038/s41598-019-56267-4) berichten, könnte das Mars-Methan also von derartigen Mikroben stammen. Die Forscher sprechen von einer weiteren „wichtige Einsicht auf der Suche nach Leben auf dem Mars.

„Die niedrige Durchschnittstemperatur und Wasseraktivität an der Oberfläche des Mars machen es lebenden Organismen nicht leicht, in dieser Umgebung zu bestehen oder gar sich fortzupflanzen“, so Schulze-Makuch. „Doch die Ergebnisse jüngerer Marsmissionen zeigen, dass die Umweltbedingungen zu bestimmten Zeiten und an bestimmten Orten des Roten Planeten durchaus die unteren Grenzen überschreiten, die Leben möglich machen.“

Unter dem Projektnamen HOME (Habitability of Martian Environments) beschäftigt sich die Arbeitsgruppe des Astrobiologen und Geowissenschaftlers, der außerdem Adjunct Professor an der Arizona State sowie der Washington State University sowie Präsident der Deutschen Astrobiologischen Gesellschaft e. V. ist, bereits seit mehreren Jahren mit der Lebensfreundlichkeit potenzieller Lebensräume auf dem Mars. Schon 2018 konnte seine Arbeitsgruppe durch aufwendige Untersuchungen in der marsähnlichen Atacama-Wüste, einem der trockensten Orte der Erde, nachweisen, dass aktive Zellverbände in dieser lebensfeindlichen Umgebung so lange überleben können, bis sie durch minimale Wassermengen wieder aktiviert werden.

Zwar erlauben die Bedingungen an der Marsoberfläche kein dauerhaftes Vorhandensein von flüssigem Wasser, doch es sei möglich, so Schulze-Makuch, dass an einigen Stellen in Oberflächennähe hygroskopische Salze existieren, die der Umgebung Feuchtigkeit entziehen, zum Beispiel Morgenfröste, und dass sich das Salz von fest zu flüssig wandelt.

Als mögliche Orte derartiger Prozesse haben die Wissenschaftler unter anderem die dunklen Streifen ausgemacht, die sporadisch an den steilen Kraterwänden auftreten (sog. Recurring Slope Lineae, RSL, siehe obige Titelabbildung) und die in auffallender Weise an Fließspuren erinnern. „Aus diesen Salzen könnten auch unterirdische, oberflächennah lebende Organismen ihren Wasserbedarf stillen“, so die Vermutung der Forscher.

Um derartige Hypothesen zu überprüfen, führt diese Forschung Wissenschaftler immer wieder in sehr abgelegene Regionen, deren Umweltbedingungen denen auf dem Mars sehr ähnlich sind, beispielsweise in die Atacama-Wüste in Chile, die McMurdo Dry Valleys in der Antarktis oder die Larsemann Hills im Osten der Antarktis. „Die Untersuchung dieser marsanalogen Umgebungen und der dort vorhandenen Mikrobiota helfen, die Bewohnbarkeit von marsianischen Umgebungen zu bewerten“, so Schulze-Makuch. „Diese Gebiete sind extrem trocken (arid), aber gleichzeitig salzhaltig. Sie sind von Mikrobengemeinschaften besiedelt, die sich ihrer Umgebung so angepasst haben, dass sie beginnen, Stoffwechsel zu betreiben, sobald sie durch Deliqueszenz befeuchtet werden. Deliqueszenz ist das spezifische Vermögen bestimmter Stoffe, meist Salze, die relative Feuchte ihrer Umgebung zu beeinflussen.“


Feldforschung in der Atacama-Wüste in Chile. Hier herrschen marsähnliche Bedingungen.
Copyright: TU Berlin_Research Group Astrobiology

Um zu testen, ob die von „Curiosity“ auf dem Mars gemessenen schwankenden Methankonzentrationen von oberflächennah lebenden Mikroben stammen könnten, entwickelte das Team ein geschlossenes Deliqueszenz-System mit in diesen marsähnlichen Gegenden vorhandenen ausgetrockneten marsanalogen Substraten (Mars Regolith Analogues – MRA), hygroskopischen Salzen und drei methanogenen Archaeen (die Mikrobenstämme Methanosarcina mazei, M. barkeri und M. soligelidi). Anschließend konnten sie messen, unter welchen Bedingungen die verschiedenen Mikroben zu Stoffwechselaktivitäten angeregt wurden.

Das Ergebnis: Zwei von drei bakterienähnlichen Organismen haben reagiert, jeweils in verschiedenen Substraten und bei verschiedenen Temperaturen. „Das ließ die Fachwelt aufhorchen, denn bis heute wurden die Modellorganismen (inklusive methanproduzierende Mikroben) vor allem Stressfaktoren wie Austrocknung, Dürre, Hunger, Gefrier- und Auftauzyklen, hohem Salzgehalt, niedrigem Atmosphärendruck und erhöhten Strahlendosen ausgesetzt, um die Bewohnbarkeit des Mars zu bewerten“, erläutert die Pressemitteilung der TU Berlin. „Nach unserer Kenntnis gibt es jedoch keine Studie, die belegt, dass methanogene Archaeen in einer oberflächennahen Umgebung existieren können, in der Wasser nur durch Deliqueszenz verfügbar gemacht werden kann“, so Schulze-Makuch und führt abschließend weiter aus: „Wir konnten hier zum ersten Mal zeigen, dass allein das durch die Deliqueszenz bereitgestellte Wasser ausreicht, um methanogene Archaeen unter diesen extremen Bedingungen erneut zu hydrieren, quasi wieder zum Leben zu erwecken, und deren Stoffwechsel in einer Umgebung zu reaktivieren, wie sie nahe unter der Oberfläche des Mars existiert.“

Quelle: TU Berlin

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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...bilden20200218/

Im Schatten von Felsen kann sich auf dem Mars zyklisch flüssiges Salzwasser bilden:


Eine dreidimensionale Simulation der Marsoberflächentemperaturen um einen idealisierten Felsbrocken auf 30 Grad südlicher Breite: Auf der der Sonne gegenüberliegenden Seite liegen die Temperaturen bei minus 128 Grad Celsius. Wenn die Sonne aufgeht, erwärmt sich dieser Bereich schnell, sodass Frost auf salzhaltigem Boden schmilzt, bevor er in die Atmosphäre sublimiert.
Quelle/Copyright: Norbert Schorghofer et al.
Tucson (Arizona) – An zahlreichen Orten könnten sich auch auf der heutigen Marsoberfläche zwar nur für jeweils wenige Tage, dafür aber in jährlich wiederkehrenden Rhythmen, kleine Lachen aus flüssigem Salzwasser bilden.

Wie das Team um Norbert Schorghofer vom „Planetary Science Institute“ (PSI) aktuell im „Astrophysical Journal“ (DOI: 10.3847/1538-4357/ab612f) berichtet, ist Wassereis auf und in der Nähe der Marsoberfläche reichlich vorhanden. Allerdings müssen die Bedingungen genau richtig sein, damit daraus auch flüssiges Wasser werden kann. Das Hauptproblem hierbei ist, dass die Atmosphäre des Roten Planeten so dünn ist, dass sie gerade einmal 1 Prozent so dicht wie die irdische Luft auf Meereshöhe. Unter diesen Bedingungen neigt Eis dazu, zu sublimieren oder direkt zu Dampf zu werden, wenn die Temperaturen ausreichend ansteigen. Das Eis verdunstet also bereits, bevor die Temperaturen so stark ansteigen, dass der Schmelzpunkt zu flüssigem Wasser erreicht wird.

In Ihrer Studie zeigen die Wissenschaftler um Schorghofer mittels Computersimulationen nun, dass im während der Wintermonate dauerhaften Schatten von Felsen in Marsregionen mittlerer Breite Mikroumgebungen mit genau den richtigen Bedingungen entstehen können, in denen sich dann saisonal Wassereis und Kohlendioxideis ansammeln können

Setzt dann der Marsfrühling ein und das Sonnenlicht trifft wieder auf die beschriebenen Mikroumgebungen, so steigen die Temperaturen dort in wenigen Stunden schnell von minus 128 Grad Celsius auf minus 10 Grad Celsius. Das Eis vergeht, aber der Temperaturübergang ist dabei so schnell, dass nicht das gesamte Eis sublimiert. Reste schmelzen dann im salzigen Marsboden und bilden hier eine flüssige Sole.

Der Salzgehalt des Bodens, so berichten die Forscher, sei der Schlüssel zum Verständnis dieses Prozesses, da Salz den Schmelzpunkt von Wasser auf weniger als die üblichen 0 Grad Celsius absenkt. Und auch das Kohlendioxideis scheint zu helfen, da der im CO2-Frost enthaltene Staub die Bildung einer schützenden Sublimationsverzögerung erleichtere.

Zwar sei unter den heutigen Marsbedingungen kein Schmelzen von reinem Wassereis zu erwarten, doch könne bei durchaus leicht erreichbaren Temperaturen saisonaler Wasserfrost auf einem salzreichen Substrat zu einer Sole schmelzen, berichten die Autoren. Diese Sole halte sich dann zwar nur einige wenige Tage, doch handele es sich vermutlich um ein wiederkehrendes Phänomen, dass sich jedes Jahr wiederhole.

Die von den Forschern aktuell simulierten Mikroumgebungen sind allerdings nicht die einzigen Orte, an denen Wissenschaftler auf dem Mars saisonales flüssiges Salzwasser vermuten: Auch die sogenannten „recurring slope lineae” (RSL) – dunklen fingerartigen Bodenstrukturen an Kraterwänden, die an Fließmuster von Wasser in trockenem Sand erinnern und im einsetztenden Mars-Frühling und -Sommer immer wieder neu zutage treten oder sich ausdehnen – werden als Orte flüssigen Wassers auf der Marsoberfläche diskutiert (…GreWi berichtete 1, 2). Zudem entdeckte die europäische Sonde “Mars Express” einen See flüssigen Wassers unmittelbar unterhalb der Oberfläche am Südpol des Roten Planeten (…GreWi berichtete).

Quelle: PSI

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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...s-bebt20200226/

Mars-Seismometer zeigt: Der Mars bebt:


Künstlerische Darstellung der InSight-Sonde mit dem Seismometer SEIS auf dem Mars (Illu.).
Copyright: Bild: Nasa/JPL-​Caltech
Zürich (Schweiz) – Die erste wissenschaftliche Auswertung der Daten des Mars-Seismometers an Bord der NASA-Sonde „InSight“ zeigen: Der Mars ist seismisch aktiv.

Am 26. November 2018 was der InSight-​Lander der NASA in der Mars-Region Elysium Planitia gelandet. 70 Mars-Tage später startete dann auch Seismometer „SEIS“ seine Suche nach Marsbeben. Die nun analysierten Daten stammen aus der Messzeit bin Ende September 2019, innerhalb derer 174 wahrscheinliche Marsbeben-Ereignisse aufzeichnen konnte.

Wie Missionswissenschaftler in einer Artikelreihe im Fachjournal „Nature Geoscience“ berichten, ermöglichen die Daten festzustellen, wie sich seismische Wellen durch den Planeten ausbreiten, wenn sie das Planenteninnere durchdringen und so dessen Beschaffenheit sichtbar machen. Die aufgezeichneten Marsbeben erlauben es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern nun, besser zu verstehen, wie der Planet aufgebaut ist und räumen bisher bestehende Ungewissheiten aus.

Banerdt B et al.: Initial results from the InSight mission on Mars, Nature Geoscience, 24. Februar 2020, doi: 10.1038/s41561-​020-0544-y

Giardini D et al.: The seismicity of Mars. Nature Geoscience, 24. Februar 2020, doi: 10.1038/s41561-​020-0539-8

Lognonné P et al.: Constraints on the shallow elastic and anelastic structure of Mars from InSight seismic data. Nature Geoscience, 24. Februar 2020, doi: 10.1038/s41561-​020-0536-y

Marsbeben gleichen den Beben auf der Erde, besitzen aber – das zeigen die Aufzeichnungen – in der Regel kleinere Magnituden. Laut den Forschern lassen sich die 174 in den Artikeln beschriebenen Marsbeben in zwei Kategorien einteilen: „Zur ersten gehören 24, niederfrequente Erschütterungen mit Magnituden zwischen 3 und 4, deren Wellen sich durch den Marsmantel ausbreiten“, berichtet die Pressemitteilung des an den Analysen beteiligten Teams um Prof. Domenico Giardini von der ETH Zürich. „Zur zweiten gehören 150 Ereignisse mit vergleichsweise kleineren Magnituden, geringerer Herdtiefe und Wellen mit höherer Frequenz, die in der Kruste des Mars gefangen bleiben.“

Laut Giardini weisen die aufgezeichneten Marsbeben ähnliche Eigenschaften auf, wie sie bereits während der Apollo-​Ära auf dem Mond beobachtet wurden: „Sie dauern lange (10 bis 20 Minuten), da ihre Wellen aufgrund von Eigenheiten der Marskruste stark gestreut werden ist es schwierig, Marsbebendaten zu interpretieren. In den meisten Fällen kann man nur die Entfernung bestimmen, aber nicht die Richtung, aus der die Wellen kommen.“

Mit den Messungen leitet die InSight-Mission eine neue Ära der Seismologie ein. „Die Leistungsfähigkeit von SEIS hat bislang die Erwartungen übertroffen“, so die ETH und führt dazu weiter aus: „Insbesondere in Anbetracht der rauen Bedingungen auf dem Mars, die jeden Tag von Temperaturen zwischen minus 80 und 0 Grad Celsius und von starken Winden gekennzeichnet sind. Vor allem tagsüber schütteln diese Winde den InSight-​Lander und seine Instrumente, was zu vielen Störgeräuschen führt. Bei Sonnenuntergang legen sich aber die Winde und ermöglichen es, die bisher leisesten seismischen Daten des gesamten Sonnensystems aufzuzeichnen.“

Die von SEIS erkannten Beben haben sich daher vorwiegend in den ruhigen Nachstunden ereignet. Die schwierigen Bedingungen machen es zudem herausfordernd, seismische Ereignisse von anderen Signalen zu unterscheiden, die von Bewegungen des Landers, von anderen Instrumenten oder von der Atmosphäre stammen.


Symbolbild: Marsbeben (Illu.).
Copyright: Nasa/JPL-​Caltech

SEIS erfasst auch das Hämmern der Wärmeflusssonde HP3 (ein weiteres InSight-​Experiment) sowie vorbeiziehende Wirbelwinde (Staubteufel). Dies ermöglicht es, die physikalischen Eigenschaften der unmittelbar unter SEIS liegenden Bodenschichten abzubilden. „Daher ist bekannt, dass SEIS auf einer dünnen, sandigen Schicht von wenigen Metern Tiefe gelandet ist, die in Mitte eines 20 Meter großen alten Einschlagkraters liegt. In größerer Tiefe weist die Marskruste Eigenschaften auf, die mit den kristallinen Grundgebirgen der Erde vergleichbar sind. Sie scheint aber stärker zerklüftet zu sein. Die Art und Weise wie sich die seismischen Wellen ausbreiten legt zudem nahe, dass der obere Mantel diese im Vergleich zum unteren Mantel stärker dämpft.“

Bisher wurden in der Nähe der Station selbst jedoch keine Marsbeben aufgezeichnet. Die beteiligten Forscher deuten dies als Indiz dafür, dass InSight in einer seismisch eher ruhigen Region des Mars gelandet ist. „Die drei größten Ereignisse ereigneten sich in der Region Cerberus Fossae, die etwa 1500 Kilometer entfernt liegt. Dabei handelt es sich um ein tektonisches Grabensystem, das durch das Gewicht des Elysium Mons, des größten Vulkans in der Elysium-​Planitia-Region, verursacht wurde.“ Aus diesem Grund vermuten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen denn auch, dass die seismische Aktivität auf dem Mars nicht nur eine Folge der Abkühlung und damit des Schrumpfens des Planeten ist, sondern auch durch tektonische Spannungen verursacht wird und stellen fest: „Die gesamte auf dem Mars freigesetzte seismische Energie liegt zwischen derjenigen der Erde und derjenigen des Mondes.“

https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...em-mars20200804

Studie: Globale Gletscher – nicht offene Seen und Flüsse – formten die Täler auf dem Mars:


Die Eiskappe über großen Teilen der antarktischen Devon Island. So stellen sich die Autoren einer aktuellen Studie auch große Teile der urzeitlichen Marsoberfläche vor.
Copyright: Anna Grau Galofre

Vancouver (Kanada) – Noch heute ist die Oberfläche des Mars geprägt von Spuren hier einst fließenden Wassers. So finden sich zahlreiche Canyons, Kanäle und Deltas als Hinterlassenschaften einstiger Mars-Flüsse. Doch an dem Bild einer unter einem milden Klima von Meeren, Seen und Flüssen geprägten – erdähnlichen – Marsoberfläche rüttelt nun eine neue Studie kanadischer Geologen und Planetenwissenschaftler. Statt offener Gewässer sieht diese den jungen Mars bedeckt von gewaltigen Eisdecken und Gletschern, unter deren Oberflächen Schmelzgewässer die heutigen Marslandschaft formten.
Wie das Team um Dr. Anna Frau Galofre von der University of British Columbia aktuell im Fachjournal „Nature Geoscience“ (DOI: fff) berichtet, stelle das Ergebnis der neuen Modellberechnung die Theorie vom „warmen und feuchten, jungen Mars“ in Frage, laut dem der frühe Mars warm genug war und Regenwasser Meere und Flüsse füllte.

Um zu dieser neuen Einschätzung zu kommen, haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neue Methoden entwickelt, die unzähligen Marstäler neu zu untersuchen und diese dann mit subglazialen Schmelzwasserkanälen auf dem Kanadisch-arktischer Archipel vergleichen. Dabei entdeckten die Forscherinnen und Forscher eine Vielzahl erstaunlicher Übereinstimmungen.

„Seit die Marstäler vor rund 40 Jahren erstmals entdeckt wurden, war die vorherrschende Meinung, dass sie das Erosionsergebnis einst auf dem Mars fließender Flüsse sein müssen“, so Galofre und führt dazu weiter aus: „Auf dem Mars gibt es aber hunderte solcher Täler und sie unterscheiden sich alle sehr voneinander. Betrachten wir die Erde auf Satellitenaufnahmen, so finden wir auch unterschiedliche Täler und Tälerformen: Einige wurden von Flüssen gegraben, andere von Gletschern und wiederum andere durch andere Prozesse. Jede dieser Talformen hat ihre bestimmten Merkmale. Auf dem Mars ist das ähnlich – und hier unterscheiden sich die Täler sehr stark voneinander. Das legt nahe, dass hier andere Prozesse am Werk waren.”

Die Ähnlichkeiten zwischen einer Vielzahl von Mars-Tälern und subglazialen Schmelzwasserkanälen (also Kanälen, die von Schmelzwasser unterhalb von Gletschern und Eiskappen in die eigentliche Planetenoberfläche gegraben werden), etwa auf Devon Island, hat die Autoren der Studie zu ihren neuen Schlussfolgerungen gebracht: „Devon Island ist eine der besten irdischen Analogien für den Mars. Dort ist es kalt und trocken, eine polare Wüste und die Vergletscherung basiert hauptsächlich aufgrund der Kälte”, erklärt Co-Autor Professor Gordon von der Western University.


Die Darstellung zeigt einer Satellitenaufnahme der Maumee-Täler auf dem Mars (oben, grau), überblendet auf eine Satellitenaufnahme der Schmelzwasserkanäle auf Devon Island (unten, farbig). Die Form der Kanäle sowie das Gesamterscheinungsbild des Tälernetzwerks sind nahezu identisch.
Copyright: Anna Grau Galofre

Insgesamt haben die Forscherinnen und Forscher mehr als 10.000 Mars-Täler mit Hilfe ihres neuentwickelten Algorithmus zur Analyse von Erosionsprozessen analysiert: „Unsere Ergebnisse sind die ersten Beweise für weitflächige subglazialen Erosion durch kanalisiertes Schmelzwasser unterhalb der urzeitlichen Eisdecke eines frühen Mars.“

Die Ergebnisse legen demnach nahe, dass nur ein kleiner Teil der Mars-Täler den Merkmalen für Oberflächenerosion durch Flüsse entsprechen. „Das steht in einem deutlichen Widerspruch zur bisherigen konventionellen Vorstellung”, schreiben die Forscher.

Die neue Theorie der Forschenden um Galofre kann auch erklären, wie vor rund 3,8 Milliarden Jahren solche Täler auf dem Mars entstehen konnten, obwohl der Planet auch damals weiter von der Sonne entfernt war, als die Erde – und das zu einer Zeit, als die Sonne noch weniger Kraft hatte als heute.

“Klimamodelle des frühen Mars zeigen schon lange, dass dieser zu jener Zeit, als die meisten Marstäler entstanden, deutlich kälter gewesen sein muss“, so Galofre. „In unseren Untersuchungen haben wir versucht, eine Hypothese zu entwickeln, die bislang noch nicht beachtet wurde, laut der die Kanäle und Täler unter Eisdecken, Eiskappen und Gletschern als Teil des Schmelzwasserdrainagesystems unter dem Eis entstanden sind.“

Während die Studie also an der Vorstellung vom warmen und feuchten frühen Mars rüttelt, sehen die Forscher allerdings auch anhand ihres neuen Modells gute Chancen dafür, dass sich Leben auf dem Mars entwickelt und erhalten haben könnte: „Solche Eisdecken bilden einen idealen Schutz für das darunter fließende Wasser dar und stellen dessen Stabilität sicher.“

Quelle: University of British Columbia
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Weitere Seen und Teiche flüssigen Wassers unter der Marsoberfläche entdeck:


Karte der neu entdeckte Mars-Teiche und Seen, die sich um das bereits 2018 unter der Südpolkappe des Mars entdeckten verborgenen Gewässers gruppieren.
Copyright/Quelle: ESA

Rom (Italien) – Nachdem bereits 2018 unter der Eiskappe am Südpol des Mars ein ausgedehnter Teich flüssigen Wassers entdeckt worden war, liefern nun neue Daten der europäischen Sonde „Mars Express“ Beweise für weitere verborgene Teiche und Seen flüssigen Wassers in der unter der südlichen Polkappe des Mars.
Wie das Team um Sebastian Lauro von der Università degli studi Roma Tre aktuell im Fachjournal „Nature Astronomy“ (DOI: 10.1038/s41550-020-1200-6) berichtet, handelt es sich um weitere Beobachtungsdaten des Radarinstruments „MARSIS“ (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding) an Bord der Sonde, mit dem schon 2018 der Tümpel unter der südlichen polaren Marseiskappe entdeckt worden war (…GreWi berichtete).


Der MARSIS-Radarscan offenbarte 2018 einen kaum einen Meter tiefen See unter der südlichen Polkappe des Mars.
Copyright: ESA/NASA/JPL/ASI/Univ. Rome; R. Orosei et al 2018

Während der 2018 entdeckte “See” bzw. Teich etwa 20 x 30 Kilometer groß, dafür aber wahrscheinlich nur einige dutzend Zentimeter tief sein dürfte, zeigt sich nun, dass dieser von weiteren kleineren Teichen umgeben ist. Da es derart tief unter dem südlichen Eisschild des Mars aber auch entsprechend kalt ist, dürfte die nun nachgewiesene subglaziale Seenplatte aus sehr stark salzhaltigem Wasser bestehen, um dauerhaft flüssig zu sein

Während es auf dem frühen Mars einst warm und feucht war, und die Oberfläche von Meeren, Seen und Flüssen geprägt wurden, verhindern die dünne Atmosphäre und die kalten Temperaturen flüssiges Wasser an der heutigen Marsoberfläche: Die Entdeckung eines ganzen Systems aus Teichen und Seen eröffne nun die Möglichkeit, dass sich im Untergrund des Mars seit Jahrmillionen ein ganzes System urzeitlicher Seen bis heute erhalten hat, so die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der ESA.

Diese Seen wären dann der ideale Ort für die Suche nach einstigem und vielleicht bis heute erhaltenen Mars-Leben – auch wenn sie derzeit noch schwer erreichbar sind (…GreWi berichtete).

Die ESA selbst vergleicht die gefundenen Mars-Seen mit subglazialien Seen auf der Erde, wie etwa dem antarktischen Wostoksee, die mit ähnlichen Methoden entdeckt wurden, wie die verborgenen Seen, Teiche und Tümpel flüssigen Wassers im Marsuntergrund.

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Geologen finden Spuren von Sintfluten auf dem Mars:


Falschfarben-Kompositaufnahme des Mount Sharp, dem Zentralberg im Innern des Mars-Kraters Gale. Die Originalfarben des Mars wurden an das irdische Himmelsblau angepasst, um die Sedimentschichtung im Vergleich zur Erde zu verdeutlichen.
Copyright: NASA/JPL

Ithaca (USA) – „Vor rund vier Milliarden Jahren tobten im Mars-Krater Gale Fluten von unvorstellbarem Ausmaß.“ Zu dieser Schlussfolgerung kommen Geologen angesichts der Vor-Ort-Aufnahmen und Daten des derzeit auf dem Roten Planeten aktiven Rovers „Curiosity“. Die Entdeckung liefert auch ein weiteres Puzzleteil für die Frage nach einstigem Leben auf dem Mars.
Wie das Team aus Geologen und Astrobiologen um Professor Ezat Heydari von der Jackson State University, Kollegen der Cornell University, der Jackson State University, der University of Hawaii und des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA aktuell im Fachjournal „Scientific Reports“ (DOI: 10.1038/s41598-020-75665-7) berichten, wurde die „Megafluten“ wahrscheinlich durch meteoritische Einschläge verursacht, die das unter der Marsoberfläche gebundenes Eis aufschmolzen und so Sturzfluten ins Innere des Kraters freisetzten. Diese Fluten hinterließen charakteristische Spuren, die heute noch auf dem Mars zu finden sind und entsprechenden Strukturen auf der Erde gleichen.

„Wir haben erstmals Spuren von Megafluten auf dem Mars identifiziert, indem wir detaillierte Sedimentdaten von Curiosity analysiert haben“, erläutert Alberto G. Fairén, Astriobiologe an der Cornell University. „Derartige Ablagerungen von Megafluten haben wir in den Daten der Mars-Orbiter bislang noch nicht gesehen.“

Zu den nun beschriebenen Strukturen gehören demnach gewaltige wellenförmige Strukturen in Sedimentschichten des Gale-Kraters, sogenannte „Mega-Ripples“ oder 10 Meter hohe sog. Anti-Dünen, die auf gewaltige Fluten am Grund des Kraters vor rund 4 Milliarden Jahren hinweisen – Spuren, die zwei Milliarden Jahre alten, von schmelzendem Eis verursachten Strukturen auf der Erde gleichen.

Auch auf dem Mars seien diese Strukturen am besten durch von schmelzenden Eismassen verursachten Fluten zu erklären. Die hierzu notwendige Hitze sei wahrscheinlich durch große Einschläge verursacht worden. Diese haben dann vermutlich auch Kohlendioxid und Methan aus den gefrorenen Reservoiren des Mars freigesetzt. Gemeinsam mit der Freisetzung der Gase führte Wasserdampf zu kurzen Perioden warmer und feuchter Bedingungen auf dem Mars.

Durch Kondensation bildeten sich Wolken aus Wasserdampf, die sich dann wiederum in sintflutartigen und möglicherweise planetenweiten Regenfällen entluden. „Das Wasser, das durch die Kraterwände in den Gale-Krater einbrach, kombiniert mit den Regenwassermassen, die vom Zentralberg des Kraters herabschwemmten, führte am Kraterboden zu gewaltigen Sturzfluten, deren Spuren wir heute noch im Gale-Krater finden.

Schon zuvor hatten Curiosity-Missionswissenschaftler Spuren ehemaliger langlebiger Seen und Flüsse im Gale-Krater identifiziert, die dafürsprechen, dass zumindest der Gale-Krater einst lebensfreundliche Bedingungen aufwies (…GreWi berichtete).

„Der frühe Mars war aus geologischer Sicht ein extrem aktiver Planet”, erläutert Fairén abschließend. „Zudem besaß der Planet Bedingungen, die flüssiges Wasser an seiner Oberfläche erlaubten. Auf der Erde war es genauso und überall dort, wo es Wasser gab und gibt, gab und gibt es Leben. Der frühe Mars war also ebenfalls ein lebensfreundlicher Planet. Doch war er auch belebt? Das ist eine der Fragen, die vielleicht der nächste Mars-Rover „Perseverance“ beantworten wird.“ Die Ankunft dieses Rovers erwartet die NASA am 18. Februar 2021.

Quelle: Cornell University
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So verlor und verliert der Mars sein Wasser:


Künstlerische Darstellung des frühen Mars (r.), von dem Wissenschaftler annehmen, dass der wärmer war, flüssiges Wasser an der Oberfläche trug und eine dichtere Atmosphäre besaß als der heutige kalte und trockene Mars (Illu.).
Copyright: Goddard Space Flight Center / NASA

Tucson (USA) – Wie die Erde, so beherbergte auch der heute kalte und trockene Mars einst flüssiges Wasser in Form von Flüssen, Seen und Ozeanen auf seiner Oberfläche. Jetzt haben US-Forschende überraschend große Mengen an Wasser in der oberen Marsatmosphäre entdeckt, wo es schnell zerstört wird und ins All entweicht. Der Prozess liefert nun eine überzeugende Erklärung für die lange Zeit kontrovers diskutierte Frage, wie und wohin der Mars sein Wasser verloren hat und weiterhin verliert.
Wie das Team um Shane Stone von der University of Arizona aktuell im Fachjournal „Science“ (DOI: 10.1126/science.aba5229) berichtet, basiert die neue Entdeckung auf Daten der NASA-Sonde „MAVEN“ (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN), die seit 2014 aus einer Umlaufbahn die Zusammensetzung der oberen Marsatmosphäre erforscht

„Wir wissen, dass es vor Jahrmilliarden flüssiges Wasser auf der Marsoberfläche gab“, erläutert Stone und führt dazu weiter aus: „Es muss damals eine dichtere Atmosphäre gegeben haben als heute, die mehrheitlich irgendwie ins All verloren ging. Mit MAVEN versuchen wir die Vorgänge, die für diesen Verlust verantwortlich waren und sind zu ergründen. Ein Teil dieser Faktoren ist auch die Frage, wie genau der Mars einst sein Wasser verloren hat.“

Mit dem “Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer” (NGIMS) an Bord der Sonde haben die MAVEN-Wissenschaftler und -Wissenschaftlerinnen das Vorkommen geladener Wassermoleküle, sogenannter Ionen, in der oberen Marsatmosphäre rund 160 Kilometer ermittelt. Aus diesen Informationen können die Forscher dann auf die Menge an Wasser in der Atmosphäre rückschließen.

Frühere Beobachtungen mit MAVEN und dem Weltraumteleskop „Hubble“ hatten bereits gezeigt, dass der Wasserverlust aus der Marsatmosphäre mit den Jahreszeiten variiert. Im Vergleich zur Erde umkreist der Mars die Sonne auf einer leicht elliptischeren Bahn und kommt ihr so im südlichen Marssommer am nächsten.

Das Team um Stone hat nun herausgefunden, dass wenn der Mars der Sonne am nächsten ist und sich der Planet entsprechend erwärmt, auch mehr des an der Oberfläche als Eis gebundenen Wassers in die oberen Atmosphärenschichten gelangt und von hier aus ins All entschwindet. Dieser Vorgang ereignet sich einmal pro Marsjahr. Jährliche regionale Staubstürme und die sich etwa alle 10 Jahre ereignenden globalen Staubstürme führen zudem zu einer weiteren Erwärmung der Atmosphäre und damit einhergehend auch zu einer gesteigerten Aufwärtsbewegung und Verlust des Wassers.

„Der Vorgang, der diese zyklische Bewegung des Wassers möglich macht, widerspricht der klassischen Vorstellung vom Wasserschwund auf dem Mars und zeigt so, dass die bisherigen Vermutungen unvollständig sind“, erläutert Stone und führt dazu weiter aus: „Laut der bisherigen Meinung wird das auf der Marsoberfläche vorhandene Wassereis in Gas umgewandelt und durch die Sonneneinstrahlung in der unteren Atmosphäre zerstört. Dieser Prozess würde aber eher langsam ablaufen und bliebe von den Jahreszeiten und Staubstürmen unbeeinträchtigt. Das wiederum deckt sich aber nicht mit den jüngsten Beobachtungen. Diese Erkenntnis ist wichtig, weil wir deshalb bislang auch gar nicht erst nicht erwartet hatten, Wasser in der oberen Mars-Atmosphäre zu finden. (…)

Vergleich wir Mars mit der Erde, so stellen wir fest, dass das Wasser auf der Erde relativ nah an die Erdoberfläche gebunden ist, – ein Bereich, der als Hygropause bezeichnet wird und jene Schichten der Erdatmosphäre beschreibt, die kalt genug sind, als dass das Wasser hier kondensieren kann, statt weiter aufwärts zu entfliehen.

Die Forschenden um Stone erläutern weiter, dass das Wasser des Mars jedoch über die dortige Hygropause hinausweicht, – vermutlich, weil diese zu warm ist, um den Wasserdampf hier aufzuhalten. „Sobald das Wasser dann aber die oberen Atmosphärenschichten erreicht hat, werden die Moleküle durch Ionen binnen weniger Stunden aufgebrochen, und entschwinden so ins All.“

Es sei der Verlust der dichten Atmosphäre und des Wassers ins All, der für die Abkühlung und das Austrocknen des Mars hauptsächlich verantwortlich war. „Die MAVEN-Daten zeigen nun, dass dieser Prozess bis heute andauert”, so Stone.

Als das Team dann die Ergebnisse rund eine Million Jahre zurückdatiert extrapolierte, zeigte sich, dass durch den beschriebenen Vorgang in diesem Zeitraum dem Mars so viel Wasser verloren ging, dass diese Wassermenge einen globalen Ozean von rund 30 Zentimetern Tiefe hätte füllen können. „Weitere 14 Zentimeter wären alleine durch die zusätzlich von globalen Staubstürmen erzeugten Effekte verloren gegangen, da diese 20 Mal mehr Wasser in die oberen Atmosphärenschichten verbringen.“ So könnte laut Stone und Kollegen ein 45 Tage währender globaler Staubsturm die gleiche Menge an Marswasser ins All entschwinden lassen, wie diese unter „friedlichen“ Bedingungen während eines Marsjahres (687 Erdentage) verloren geht.

Während die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen ihre Daten nicht mehr als eine Million Jahre zurückdatiert extrapolieren können, gehen sie dennoch davon aus, dass der beschriebene Prozess sich vor dieser Zeit nicht ebenso abgespielt hat, weil der Mars vor diesem Zeitraum vermutlich über eine noch stärkere Hygropause verfügte. „Bevor dieser Prozess einsetzte, muss es bereits einen signifikanten Atmosphären- und Wasserschwund gegeben haben“, so Stone abschließend. „Wir müssen also noch herausfinden, welchen Einfluss dieser Prozess damals hatte und wann er einsetzte.“

Zukünftig wollen Stone auch die Atmosphäre des Saturnmondes Titan untersuchen, da in dieser organisch-chemische Prozesse eine bedeutende Rolle spielen.

Quelle: University of Arizona
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„Black Beauty“: Meteorit belegt Wasser auf dem Mars vor 4,4 Mrd. Jahren:


Der Mars-Meteorit NWA 7533
Copyright: NASA/Gemeinfrei

Tokyo (Japan) – Die Analyse des Mars-Meteoriten „NWA 7533“ offenbart Beweise dafür, dass der Rote Planet vor rund 4,4 Milliarden Jahren, als der Meteorit aus der Mars-Oberfläche geschlagen wurde, über flüssiges Wasser an seiner Oberfläche verfügte.
Wie das Team um Professor Takashi Mikouchi von der University of Tokyo aktuell im Fachjournal „Science Advances” (DOI: 10.1126/sciadv.abc4941), trage die Entdeckung dazu bei, wichtige Lücken in unserem Wissen über die Rolle von Wasser in der Planetenentstehung und -Entwicklung zu schließen.

Hintergrund
Seit langem gibt es eine wissenschaftliche Kontroverse über die Frage nach der Herkunft des Wassers auf Erden Mars und anderen Himmelskörpern, nicht zuletzt auch des Erdenmondes. Eine Hypothese geht davon aus, dass das Wasser mit Asteroiden und Kometen deutlich nach der Entstehung der planetaren Körper auf deren Oberflächen gelangte. Andere Planetenwissenschaftler vermuten hingegen, dass das Wasser, gemeinsam mit zahlreichen vielen anderen Substanzen, bereits Teil der Himmelskörper von Anfang an ist.
Der nun untersuchte und als „Black Beauty“ benannte Meteorit „NWA 7533“, wurde in der nord-west-afrikanischen (NWA) Sahara gefunden und konnte als rund 4,4 Milliarden Jahre altes Marsfragment identifiziert werden. Damit handelt es sich um einen der ältesten bekannten Marsmeteoriten, was ihm einen Wert von 10.000 US-Dollar pro Gramm verleiht.

Die Fragmente wurden von den Forschenden um Mikouchi mit Hilfe spektroskopischer Analysen untersucht. Dabei konnten zahlreiche chemische Fingerabdrücke in dessen Inneren identifiziert werden, anhand derer dann „einige erstaunliche Schlussfolgerungen zu gezogen werden können”, so die Wissenschaftler.

Bislang, so stimmen die meisten Planetenwissenschaftler überein, gab es auf dem Mars vor rund 3,7 Milliarden Jahren flüssiges Wasser. „Anhand unserer Bestimmung der Mineralzusammensetzung des Meteoriten können wir nun nachweisen, dass es auf dem Mars aber auch schon vor 4,4 Milliarden Jahren Wasser gab“, so Mikouchi und führt dazu weiter aus: „Fragmentiertes Gestein im Innern von NWA 7533 entstand aus Magma und für gewöhnlich durch Einschläge und Oxidation. Diese Oxidation könnte in Anwesenheit von Wasser auf der Marsoberfläche oder in der Marskruste verursacht worden sein, als ein Einschlag Teile der Marskurste aufschmolz. Unsere Analyse legt auch nahe, dass ein solcher Einschlag große Mengen an Wasserstoff freigesetzt hätte, die dann zur planetaren Erwärmung zu einer Zeit beigetragen hätte, als der Mars bereits über eine dichte und isolierende Kohlendioxid-Atmosphäre verfügte.“

Wenn es also schon derart früh Wasser auf dem Mars gab, so legt das nahe, dass Wasser wahrscheinlich ein „natürliches Nebenprodukt irgendwelcher frühen Prozesse der Planetenentstehung ist.“ Eine solche Entdeckung könnte Forschern bei der Beantwortung der Frage helfen, woher das Wasser stammt.

Quelle: University of Tokyo
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