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Mehr flüssiges Wasser auf dem Mars als gedacht – aber zu kalt für irdisches Leben:


Dunkle Streifen, die wässrigen Abflussrinnen gleichen, finden sich auf dem Mars an zahlreichen Abhängen und Kraterwänden, hier in einer Falschfarbendarstellung im Hale-Krater.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Tucson (USA) – Galt der Mars lange Zeit als kalte und trockene Ödnis, mehren sich in jüngster Zeit Hinweise darauf, dass nicht nur im Untergrund des Roten Planeten, sondern auch auf seiner Oberfläche Wasser existiert. Eine neue Studie kommt nun sogar zu dem Schluss, dass große Teile des Mars und seiner Oberfläche sehr viel feuchter sind als bislang angenommen. Das Marswasser ist scheint allerdings viel zu kalt für irdisches Leben. Das hat zugleich aber auch Vorteile für die Erforschung des Planeten.
Wie das Team um Dr. Alejandro Soto vom Southwest Research Institute (SwRI) gemeinsam mit Kollegen der Universities Space Research Association (USRA) und der University of Arkansas aktuell im Fachjournal “Nature Astronomy” (DOI: 10.1038/s41550-020-1080-9) berichtet, haben sie die Atmosphäre des Mars modelliert, um so die potentielle Lebensfreundlichkeit von Reservoiren salzigen Wassers auf dem Mars zu untersuchen.

In ihrer Studie kommen die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen zu dem Ergebnis, dass das Marswasser sowohl im Untergrund als auch dann, wenn es an Kraterwänden in Abflüssen an die Oberfläche dringt und abläuft (s. Abb. o.), für uns bekannte irdische Lebensformen nicht lebensfreundlich wäre.

Während normales reines Wasser auf der Marsoberfläche unmittelbar gefrieren oder verdampfen würde, könnte salzhaltiges Wasser länger in flüssiger Form auf dem Mars deutlich länger flüssig bleiben – und Salze finden sich im Boden des Mars zu genüge.

„Wir haben uns speziell jene Regionen des Mars vorgenommen, in denen bekannte irdische Organismen zumindest theoretisch überleben und gedeihen könnten”, erläutert Soto und führt dazu weiter aus: “Hinzu haben Klimawerte und Daten unterschiedliche Marssonden hinzugezogen, um vorhersagen zu können, wo, wann und für wie lange sich salzhaltiges Wasser auf der Marsoberfläche und im unmittelbaren Untergrund (bis zu rund 10 Zentimetern Tiefe) in flüssiger Form halten könnte.“

Wie sich zeigt, liegt die Höchsttemperatur des salzigen Marswassers bei rund minus 48 Grad und damit an der Untergrenze zur für irdisches Leben tolerierbaren Niedrigsttemperatur. „Zwar zeigen die Modelle, dass mehr als 40 Prozent der Marsoberfläche während rund 2 Prozent des 687 Erdentage langen Marsjahres flüssiges Salzwasser tragen könnte, doch selbst an extreme Umweltbedingungen angepasste irdische Lebensformen haben eine Grenze. In dieser Form würde der Mars selbst mit seinen Abflüssen und Lachen flüssigen Salzwassers Leben, wie wir es von der Erde kennen, ausschließen.“


Eine Bilderserie von vielen zeigt vermeintliche Tropfen (s. weiße Rahmen), die offenbar durch das Absorbieren anderer Tropfen zu wachsen scheinen und ein Landebein der Phoenix-Einheit am 8., 31. und 44. Marstag der Phoenix-Mission (2008) zeigen (…GreWi berichtete).
Copyright: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Max Planck Institute

Während flüssiges Wasser an der Marsoberfläche also nicht fortwährend vorhanden sein kann, zeigt die Studie, dass dieses Wasser mit rund 6 Stunden doch länger in flüssigem Zustand auf dem Mars existieren kann als bislang angenommen.

Während die Studienergebnisse also erdartigem Leben auf dem Mars kaum Überlebenschancen einräumt, handele sich doch gerade bei dem aufgezeigten Umstand um ein gutes Signal für die zukünftige Erkundung und Besiedlung des Mars von der Erde aus, so die Forscher: „Unsere neuen Ergebnisse reduzieren das Risiko für eine Kontamination des Mars mit irdischem Leben durch zukünftige Missionen, während sie zugleich einen Beitrag zur Einschätzung der potentiellen Lebensfreundlichkeit des Mars liefert.“

Quelle: SwRI
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“Curiosity”-Rover entdeckt ungewöhnlichen dunklen Stein auf dem Mars:


Die Aufnahme der Right Navigation Camera an Bord des Mars-Rovers “Curiosity” vom 2963 Missionstag zeigt einen dunkelglänzenden Brocken vor dem Hintergrund des Mount Sharp.
Copyright: NASA/JPL-Caltech

Washington (USA) – Auf seinem Weg zum Hang des zentralen Kraterberges Mount Sharp hat der NASA-Rover „Curiosity“ einen dunklen Felsen entdeckt, der sich von allen anderen Felsen in seiner Umgebung auffallend stark unterscheidet.
Die Unterschiede zur sonstigen Umgebung seien derart deutlich, dass die NASA-Missionswissenschaftler die laufenden Pläne derzeit pausiert haben, um den schwarzglänzenden Brocken genauer in Augenschein zu nehmen.


Nahaufnahme des am Missionstag 1985 auf dem Mars entdeckten Eisenmeteoriten.
Copyright: NASA/JPL-Caltech

Auf die Bezeichnung „Island Davaar“ getauft, hebt sich der Brocken deutlich von seiner Umgebung ab, weshalb die NASA-Forscher und Forscherinnen vermuten, dass es sich um einen Meteoriten handeln könnte.

Tatsächlich hatten sich schon zuvor ähnlich dunkle und glänzende “Felsbrocken”, denen „Curiosity“ begegnet war, als Eisenmeteoriten herausgestellt. Die nun angesetzten Analysen sollen herausfinden, ob auch „Island Davaar“ einst vom Marshimmel gefallen ist.

Quelle: NASA
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Hinweise auf heutiges Marsleben? Belege für reduzierte Atmosphäre auf dem frühen Mars:


Künstlerische Darstellung der heutigen und einstigen Marsatmosphären (Illu.).
Copyright: NASA’s Goddard Space Flight Center

Hongkong – Während heute sowohl die Erde als auch der Mars oxidierende Atmosphären haben, der Grund, weshalb eisenreiche Materialien an der Oberfläche beider Planeten rosten, war zumindest die Atmosphäre der frühen Erde nicht oxidierend, sondern reduzierend – nichts rostete. Der Übergang von einer reduzierenden zu einer oxidierenden Erdatmosphäre geschah durch photosynthetisierendes Leben. Nun haben Planetenwissenschaftler auch Hinweise dafür gefunden, dass auch der frühe Mars einst eine reduzierte Atmosphäre hatte und stellen damit zugleich die Frage, was den Sauerstoff in die Marsluft brachte, der dem Roten Planeten seine Farbe gab?
Unsere Erde hat seit über 2,4 Milliarden Jahren eine oxidierende Atmosphäre. Der Übergang von der reduzierten hin zur oxidierenden Erdatmosphäre wird als „Great Oxidation Event“ (GOE), zu deutsch „Große Sauerstoffkatastrophe“ bzw. „großes Sauerstoffanreicherungsereignis“ bezeichnet. Dieser Übergang war ein zentraler Teil der Evolution unseres Planeten und im Wesentlichen mit der Evolution des Lebens verbunden – insbesondere mit der Verbreitung der Photosynthese, die Sauerstoff produziert. Das GOE bezeichnet also den Anstieg der Konzentration von molekularem Sauerstoff (O2) in flachen Gewässern und der Atmosphäre um mehrere Größenordnungen in relativ kurzer Zeit vor etwa 2,4 Milliarden Jahren an der Archaikum-Proterozoikum-Grenze, als die Erde in etwa halb so alt war wie heute. Grund war, dass einige der damals sämtlich anaeroben Lebewesen begannen, Sauerstoff als giftiges Abfallprodukt der Photosynthese zu erzeugen, und dies wahrscheinlich bereits schon seit vielen Hundert Millionen Jahren.

Wie das Team um den Doktoranden Jiacheng Liu von der University of Hong Kong aktuell im Fachjournal „Nature Astronomy“ (DOI: 10.1038/s41550-021-01303-5) berichtet, haben sie Belege dafür gefunden, dass auch der Mars ein großes Sauerstoffanreicherungsereignis durchlebt hat. Vor Milliarden von Jahren war der „Rote Planet“ nicht so rot, wie wir ihn heute kennen.

Für ihre Arbeit verwendeten die Wissenschaftler Infrarot-Fernerkundung und -Spektroskopie, um die molekulare Schwingung des Materials auf der Marsoberfläche aus der Umlaufbahn zu messen und die Mineralogie und Geochemie urzeitlicher Gesteine auf dem Mars aufzudecken.

Durch detaillierte Vergleiche von Infrarot-Fernerkundungsdaten und Daten, die im Labor hier auf der Erde gesammelt wurden, zeigte das Team dann, dass an der Oberfläche exponierte alte Gesteine auch auf dem Mars unter reduzierenden Atmosphärenbedingungen verwittert waren. Das wiederum deutet darauf hin, dass einst auch auf dem Mars eine reduzierte Atmosphäre vorhanden war.

„Vielen Menschen ist bewusst, dass der Mars heute kalt und trocken ist“, erläutert die Autoren der Studie. „Aber vor etwa 3,5 Milliarden Jahren war er wärmer und feuchter. Es war warm genug, um die Bildung von Flüssen, Seen und Mineralien zu ermöglichen, die sich durch Wechselwirkung mit Wasser bildeten.“

Obschon bereits bekannt war, dass es einst auch auf dem Mars zu einem Treibhauseffekt gekommen sein muss und eine reduzierende Atmosphäre vermutet wurden, gab es bislang jedoch noch keine direkten Hinweise dafür, dass eine solche reduzierende Atmosphäre tatsächlich vorhanden war.

Im Vergleich zu den aus der Ferne erkundeten Daten zur Marsoberfläche, durch die die Wissenschaftler die Verteilung von Mineralien und Verwitterungsgesteinen kartieren konnten, nutzten die Forscher verwittere Vulkangesteine auf der Insel Hainan im Südwesten Chinas als irdischen Analog zum Mars. Hier gibt es dicke Basaltsequenzen, ähnlich wie bei Vulkangesteinen auf dem Mars.

„Da Sauerstoff ein Abfallprodukt von Stoffwechselprozessen wie der Photosynthese ist, hätte dieser sich ohne Mikroben, die Sauerstoff produzieren, nicht in unserer Atmosphäre ansammeln können, und wir wären nicht hier“, bemerkt Liu. Zwar gebe es sicherlich auch Unterschiede in den lokalen Bedingungen, denen Mars und Erde während dieser Zeit ausgesetzt waren, dennoch dränge sich die Vorstellung und Frage auf, was die Ergebnisse für eine potenzielle frühe Mars-Biosphäre bedeuten könnten.

Die Studie weckt also die Frage, woher der heutige Sauerstoffanteil der Marsatmosphäre kam, liegt dieser doch bei Mengen, für die auf der Erde bislang nur Mikroben als Erklärung in Betracht gezogen wurden. Zwar gibt es auch non-biologische Prozesse, die für einen Übergang von einer reduzierenden zu einer oxidierenden Atmosphäre verantwortlich sein könnten, doch die Erfahrungen aus dem Freilandlabor Erde zeigen, dass Biologie nicht nur infrage kommen könnte, sondern ganz oben auf der Liste bekannter Optionen steht..

Tatsächlich zeigen neuere Messungen des Mars-Rovers „Curiosity“, dass es auch auf dem Mars jahreszeitlich starke Schwankungen im Sauerstoffgehalt der dünnen Atmosphäre gibt, wie sie auf Lebenszyklen heute noch aktiver Marsorganismen hindeuten könnten (…GreWi berichtete).

Quelle: University of Hong Kong
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Wahrscheinlich saisonal flüssiges Schmelzwasser auf dem Mars:


Schon 2003 entdeckten Wissenschaftler helle Ablagerungen, die sie für Wassereislager und deren Schmelze im Mars-Sommer für die Ursache der darunterliegenden Abflussrinnen-Strukturen hielten (l.). Auf neueren Aufnahmen entdeckten die Forschenden dann hellere Ablagerungen, die sie für seither freigelegte Teile des besagten Eises halten (r.).
Copyright: NASA/JPL/University of Arizona

Tucson (USA) – US-Planetenwissenschaftler haben auf dem Mars bis in niedrige Breitengrade staubiges Wassereis ausfindig gemacht. Schmilzt dieses Eis im Mars-Sommer, könnte es nicht nur für die viel diskutierten Abflussstrukturen verantwortlich sein, sondern auch jene Orte aufzeigen, an denen heute noch Leben auf dem Mars existieren könnte.
Wie das Team um Aditya Khuller und Philip Christensen von der Arizona State University aktuell im „Journal of Geophysical Research: Planets“ (DOI: 10.1029/2020JE006539) berichtet, war zwar schon zuvor bekannt, dass es auf dem Mars neben Trockeneis auch große Wassereislager gibt, doch zeige die Studie erstmals auch jene Eislager auf, die sich nahe genug zum Äquator finden, dass dieses Eis saisonal schmelzen könne.

Bereits vor zwei Jahrzehnten hatte Professor Christensen auf Satellitenaufnahmen des Mars an Abhängen mit Abflussrinnen-artige Strukturen glatte Ablagerungen entdeckt, die wie mit Staub bedeckte, schmutzige Schneelager aussahen. Schon damals führt die Entdeckung dazu, dass Christensen und Kollegen vermuteten, dass die Abflussrinnen durch das Aufschmelzen dieses „schmutzigen Eises“ verursacht werden und stützen ihre Theorie mit Computersimulationen, die aufzeigten, dass entsprechende Eislager auf dem Mars tatsächlich auch nur dann schmelzen, wen das Eis verschmutzt und staubig ist.

Als Aditya Khuller jüngst dann neuere und hochauflösendere Aufnahmen jener Strukturen, die Christensen zwanzig Jahre zuvor entdeckt hatte, analysierte, entdeckte er deutliche Veränderungen: „Es gab da nun diese helleren Ablagerungen auf den neueren Aufnahmen, die in den ursprünglich Bildern nicht vorhanden waren. Diese helleren Ablagerungen waren genau dort zu finden, wo Christensen sie schon vor 20 Jahren vorhergesagt hatte.”

Auf der Grundlage dieser Beobachtungen fand Khuller dann weitere, bislang unbekannte Orte mit entsprechenden Ablagerungen. Anhand der Helligkeit dieser Ablagerungen konnten die Forscher nun bestimmen, dass es sich auch hier und tatsächlich um schmutziges Wassereis handelt – Eislager also, die die Farbe schmutzigen Schnees auf der Erde haben.

https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...-wolke-20210311

„Mars Express“ lüftet Geheimnisse der rätselhaften Mars-Wolke:


Die „Mars-Wolke“, aufgenommen am 17. und 19. July 2020 mit der “Visual Monitoring Camera“ (VMC) an Bord der ESA-Sonde “Mars Express“.
Copyright: ESA/GCP/UPV/EHU Bilbao

Bilbao (Spanien) – Mit dem südlichen Mars-Frühling entsteht ganz in der Nähe des 20 Kilometer hohen Mars-Vulkans Arsia Mons eine längliche Wolke, die immer wieder für Rätselraten und Spekulationen über möglichen aktiven Vulkanismus auf dem Roten Planeten führte. Nachdem bereits zuvor allerdings festgestellt werden konnte, dass es sich um eine Wolke aus Wassereis handelt, trugen nun Aufnahmen des europäischen Mars-Orbiters „Mars Express“ zur beantworten weiterer Fragen rund um die Mars-Wolke bei.
Wie die europäische Raumfahrtagentur ESA aktuell berichtet, hat „Mars Express“ diese Wolke schon einmal gesichtet, als sie in der Nähe des Vulkans Arsia Mons, südlich des Marsäquators, schwebte: „Rätselhafterweise ist der Arsia Mons der einzige Ort auf dem Mars in niedrigen Breitengraden, an dem zu dieser Jahreszeit Wolken zu sehen sind – und der einzige von zahlreichen ähnlichen Vulkanen in der Region, der einen solchen Wolkenschleier besitzt. Mars Express hat diesen Schleier während der Frühlings- und Sommersaison täglich wachsen und verblassen sehen und schickte beeindruckende Bilder dieser langen und eindrucksvollen weißen Wolke zurück.“

Bislang war es jedoch aufgrund der schnellen, wechselhaften Dynamik der Marsatmosphäre und der Einschränkungen vieler Umlaufbahnen der Sonde nur eingeschränkt möglich, die Wolke in ihrer Gesamtheit zu beobachten. Dieser Umstand trug dazu bei, dass unser Wissen darüber, wie und warum sie sich bildet und im Laufe der Zeit verändert, einschränkt war.

„Um diese Hürden zu überwinden, haben wir eines der Instrumente von Mars Express eingesetzt – die Visual Monitoring Camera (VMC)„, erläutert Jorge Hernández Bernal von der Universidad del País Vasco, Hauptautor des aktuell im „Journal of Geophysical Research“ (DOI: 10.1029/2020JE006517) und vorab via AXiv.org veröffentlichten Artikels zu den neuen Ergebnissen und eines Langzeitprojekts zur Untersuchung der Dynamik der Wolke.

Die Arbeit von Jorge, Kolleginnen und Kollegen zeigt zugleich eine vorher nicht geplante Anwendung für die VMC auf.

Hintergrund
Die VMC, die auch als Mars-Webcam bezeichnet wird, hat eine ähnliche Auflösung wie eine Standard-Webcam eines Computers aus dem Jahr 2003. Sie wurde installiert, um visuell zu bestätigen, dass sich der Lander Beagle 2 im Jahr 2003 erfolgreich von Mars Express getrennt hatte – danach wurde sie abgeschaltet. Einige Jahre später wurde die Kamera reaktiviert und verwendet, um Bilder vom Mars für die Öffentlichkeitsarbeit zu sammeln, blieb aber für die wissenschaftliche Forschung ungenutzt.


Die Entwicklung der Mars-Wolke vom 20. Oktober bis 1. November 2018 aus Sicht der VMC.
Copyright: ESA/GCP/UPV/EHU Bilbao , CC BY-SA 3.0 IGO

Kürzlich wurde VMC dann aber als Wissenschafts-Kamera wieder aktviert: „Obwohl sie eine niedrige räumliche Auflösung hat, verfügt sie über ein breites Sichtfeld – unerlässlich, um das Gesamtbild zu verschiedenen lokalen Tageszeiten zu sehen – und ist wunderbar geeignet, um die Entwicklung eines Merkmals sowohl über einen langen Zeitraum als auch in kleinen Zeitschritten zu verfolgen“, erläutert Jorge. „Dadurch konnten wir die gesamte Wolke über zahlreiche Lebenszyklen hinweg untersuchen.“

Kombiniert mit den Kameras zweier weiterer Mars-Express-Instrumente (OMEGA und HRSC) und denen mehrerer anderer Mars-Sonden, darunter die der NASA-Mission „Mars Atmosphere and Volatile Evolution“ (MAVEN), des „Mars Reconnaissance Orbiter“ (MRO), „Viking 2“ sowie der „Mars Orbiter Mission“ (MOM) der indischen Raumfahrtorganisation (ISRO) zeigen die Daten nun, dass die riesige Wolke schon seit Viking in den 1970-er Jahren teilweise abgebildet worden war.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Wolke während ihrer größten Ausdehnung etwa 1.800 Kilometer in der Länge und 150 Kilometer in der Breite misst. „Es handelt sich um die größte jemals auf dem Mars beobachtete „orografische“ Wolke, was bedeutet, dass sie sich als Ergebnis von Wind bildet, der durch topografische Merkmale (wie Berge oder Vulkane) auf der Planetenoberfläche nach oben gedrückt wird. In diesem Fall stört der Arsia Mons die Marsatmosphäre, was zur Entstehung der Wolke führt; feuchte Luft wird dann in Aufwinden an den Flanken des Vulkans nach oben getrieben und kondensiert später in höheren und weitaus kühleren Höhen.“

Die Wolke durchlaufe einen rasanten täglichen Zyklus, der sich über mehrere Monate hinweg jeden Morgen wiederholt, berichten die ESA-Forschenden: „Sie beginnt vor Sonnenaufgang am Westhang des Arsia Mons zu wachsen, bevor sie sich zweieinhalb Stunden lang nach Westen ausdehnt und dabei bemerkenswert schnell – mit über 600 km/h – in einer Höhe von 45 km wächst. Dann hört sie auf sich auszudehnen, löst sich vom ursprünglichen Standort und wird von Höhenwinden noch weiter nach Westen gezogen, bevor sie am späten Vormittag verdampft, da die Lufttemperaturen mit der aufgehenden Sonne steigen.“


Hochauflösenden HRSC-Kamera an Bord von „Mars-Express“, aufgenommen am 21. September 2018.
Copyright: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Das bisherige Problem war, dass viele Mars-Orbiter diesen Teil der Oberfläche aufgrund der Eigenschaften ihrer Umlaufbahnen erst am Nachmittag beobachten können und deshalb erst durch die jetzige Kombination der verschiedenen Sonden ihrer Kameras und Instrumente die erste detaillierte Erkundung dieses interessanten Phänomens möglich wurde.

Die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen vermuten, dass kein anderes Klimasystem im Sonnensystem dem der Erde so sehr ähnelt wie das des Mars, und dennoch zeigen die beiden Planeten deutliche und faszinierende Unterschiede: „Obwohl orografische Wolken auf der Erde häufig beobachtet werden, erreichen sie nicht solche enormen Längen oder zeigen eine so lebhafte Dynamik“, sagt Co-autor Agustin Sánchez-Lavega.

Neben der Nutzung der VMC haben die Forscherinnen und Forscher um Jorge und Agustin auch eine typische Herausforderung bei der Beobachtung von vorübergehenden Phänomenen auf dem Mars gemeistert: „Hochauflösende Kameras wie die HRSC von Mars Express haben schmale Sichtfelder, und Beobachtungen werden immer im Voraus geplant. Daher werden meteorologische Phänomene – die in der Regel nicht vorhersehbar sind – meist nur zufällig eingefangen.“



Infografik zum Profil der Mars-Wolke. (Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen.
Copyright: ESA

Als die Forschenden jedoch begannen, den Lebenszyklus und die jährlichen Muster dieser länglichen Wolke zu verstehen, waren sie in der Lage, dem HRSC-Team die richtige Zeit und den richtigen Ort zu nennen, um die Wolke zu erfassen.

„Der Einsatz der VMC-Kamera hat es uns ermöglicht, diese flüchtige Wolke auf eine Weise zu verstehen, die sonst nicht möglich gewesen wäre“, so die ESA-Wissenschaftler und -Wissenschaftlerinnen abschließend. „Sie ermöglicht es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, Wolken zu verfolgen, Staubstürme zu überwachen, Wolken- und Staubstrukturen in der Marsatmosphäre zu untersuchen, Veränderungen in den Polkappen des Planeten zu erforschen und vieles mehr. Ihre Wiederinbetriebnahme unterstützt nicht nur das primäre Instrumentarium von Mars Express für die Erforschung des Mars, sondern verleiht der langjährigen Mission, die seit 2003 kontinuierlich mehr über den Roten Planeten enthüllt, einen neuen Wert.“

Quelle: ESA
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Studie: Der Mars besitzt noch viel mehr Wasser als bislang gedacht:


Mosaik-Aufnahme des Mars durch die NASA-Sonde „Viking Orbiter“.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/USGS

Pasadena (USA) – Bislang gingen Planetenwissenschaftler davon aus, dass der Mars zwar einst einen gewaltigen Ozean, Meere, Flüsse und Seen besaß, dass dieses Wasser aber schon lange aufgrund der geringeren Schwerkraft des nicht mehr vorhandenen Magnetfeldes und der extrem dünnen Atmosphäre unwiederbringlich ins All verschwunden ist. Eine neue Studie zeichnet nun ein neues Bild: Statt ins All entwichen, dürften große Mengen des Marswassers noch immer in der Planetenkruste gebunden sein.
Wie die NASA berichtet, gehen bisherige Studien und Berechnungen davon aus, dass der Mars vor Jahrmilliarden noch über genügend Oberflächenwasser verfügt hatte, um damit einen Ozean zu füllen, der die gesamte Planetenoberfläche mit einer Tiefe von einem 100 bis 1.500 bedeckt hätte. Diese Wassermenge entspricht in etwa dem halben Volumen des Wassers unseres Atlantiks.

Während tatsächlich ein Anteil dieses Mars-Wassers bereits ins All entschwunden ist, könnten bis heute zwischen 30 und 99 Prozent dieses Wassers in der Planetenkruste gebunden sein.

Wie das Team um die Doktorandin Eva Scheller vom California Institute of Technology (Caltech) auf der „52nd Lunar and Planetary Science Conference“ (LPSC) berichtete, erkläre der atmosphärische Verlust des Wassers nicht vollständig die vorliegenden Beobachtungsdaten und Berechnungen darüber, wie viel Wasser der frühe Mars einst besaß.

Konkret haben die NASA-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler die Wassermenge auf dem Mars über die Zeiten hinweg und in all seinen Formen (Dampf, flüssiges Wasser und Eis), sowie die chemische Zusammensetzung der heutigen Planetenatmosphäre und -kruste analysiert und dabei insbesondere das Verhältnis der Deuterium- und Wasserstoffisotope (D/H) untersucht.

„Während Wasser zwar aus Wasserstoff und Sauerstoff besteht, entstehen nicht alle Wasserstoffatome auf die gleiche Art und Weise“, erläutern die NASA-Forschenden. „Der Großteil an Wasserstoffatomen hat nur ein Proton innerhalb des Atomkerns, während ein kleiner Anteil (ca. 0,02 Prozent) als Deuterium bzw. sogenanntem schweren Wasserstoff existiert, der ein Proton und ein Neutron besitzt. Der leichtgewichtigere Wasserstoff entweicht aufgrund der geringeren Schwerkraft des Mars sehr viel leichter ins All als sein dichteres Gegenstück. Deshalb hätte ein Wasserverlust über die obere Atmosphäre auch eine erkennbar andere Signatur in Form eines bestimmten Deuterium-Wasserstoff-Verhältnisses in der Mars-Atmosphäre al diese zu beobachten ist. In einem solchen Fall würden wir große Mengen an zurückgebliebenem Deuterium sehen.“

Der Verlust des Mars-Wassers alleine durch die Atmosphäre könne aber weder das beobachtete Deuterium-Wasserstoff-Signal in der Marsatmosphäre noch die einstigen großen Wassermengen erklären.

Stattdessen vermuten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun eine Kombination zweier Wasserverlust-Mechanismen auf dem Mars: Zum einen das Binden von Wasser in Mineralien innerhalb der Planetenkruste und zum anderen den Schwund durch die Atmosphäre. „Auf diese Weise kann das beobachtete Deuterium-Wasserstoff-Verhältnis in der Marsatmosphäre erklärt werden.“

„Wenn Wasser mit Gestein interagiert, bildet sich durch chemische Verwitterung bestimmte Formen von Ton- und anderen Mineralien, die Wasser als Teil ihrer Mineralstruktur beinhalten. Dieser Prozess existiert sowohl auf der Erde wie auch auf dem Mars. Auf der Erde schmilzt die alte Kruste nach und nach in den Mantel und bildet zwischen den Plattengrenzen neue Kruste, wodurch Wasser und andere Moleküle recycelt werden und durch Vulkanismus wieder in die Atmosphäre gelangen. Der Mars hat jedoch keine Plattentektonik, weshalb die Austrocknung der Planetenoberfläche, so sie einmal eintritt, dauerhaft ist. Das Wasser wird also dauerhaft in der Planetenkruste eingesperrt oder verschwindet durch die dünne Atmosphäre.“

Während das Hauptziel des neuen NASA-Mars-Rovers „Perseverance“ die Suche nach Spuren einstigen Mars-Lebens ist, gehört zur Mission „Mars 2020“ auch das Einsammeln erster Mars-Proben, die mit einer zukünftigen Mission zurück zur Erde transportiert werden sollen. Mit diesen Proben könnten dann in irdischen Laboren nicht nur nach Mars-Mikroben gesucht, sondern auch die aktuelle Hypothese der Forschenden überprüft werden.

Quelle: NASA/JPL
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Mars-Untergrund ist heute noch immer lebensfreundlich:


Blick auf einen Mars-Kraterrand und damit auch unter in den Untergrund der Marsoberfläche. Dunkle Rinnenstrukturen werden kontrovers auch als mögliche Austritte von Schmelz- und Untergrundwasser diskutiert (leicht gestauchte Ansicht).
Copyright: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona

Providence (USA) – Eine neue Studie zeigt, dass der Mars-Untergrund auch heute noch alle notwendigen Zutaten und Bedingungen bereithält, um mikrobisches Leben zu ermöglichen.
Wie das Team um Jesse Tarnas von der Brown University und dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA aktuell im Fachjournal „Astrobiology“ (DOI: 10.1089/ast.2020.2386) berichtet, haben sie die chemische Zusammensetzung einiger Mars-Meteoriten als Muster der Mars-Kruste untersucht. Dabei kommen die Forschenden zu dem Schluss, dass diese – vorausgesetzt, sie kommen mit Wasser in Kontakt – genügend chemische Energie erzeugen, um mikrobische Lebensgemeinschaften, ähnlich wie jene, die auch in den Tiefen des Untergrunds der Erdoberfläche zu finden sind, aufrecht zu erhalten. Da diese Meteoriten vermutlich beispielhaft für große Teile der Marskruste sind, legen die Analyseergebnisse nahe, dass der Mars-Untergrund auch heute noch lebensfreundlich ist.

„Das wichtige an dieser Erkenntnis ist die Tatsache, dass wir nun wissen, dass überall dort, wo es auf dem Marsgrundwasser gibt, die Chancen sehr gut sind, dass hier ausreichend chemische Energie vorhanden wäre, um mikrobisches Leben zu ermöglichen“, so Tarnas und führt dazu weiter aus: „Zwar wissen wir nicht, ob überhaupt einst Leben auf dem Mars entstanden ist, doch sollte dies passiert sein, so gibt es auf dem Mars auch heute noch ausreichend Energie, dass dieses Leben im Untergrund auch heute noch existieren könnte.“

Tatsächlich wurden in den vergangenen 10 Jahren an vielen Orten auf der Erde im tiefen Untergrund, etwa in den Tiefenstollen der kanadischen Kidd Creek Mine, vielfältige Biome entdeckt, die sich unabhängig von ihren Gegenstücken an der Oberfläche entwickelt haben und etwa gänzlich ohne Tageslicht, dafür anhand chemischer Reaktionen aus der Wechselwirkung von Wasser mit Gestein gedeihen.

Statt also Photosynthese zu betreiben, nutzen solche Mikroben beispielsweise die sogenannte Radiolyse und gewinnen so Lebensenergie aus den Reaktionen radioaktiver Elemente in tiefen Felsspalten in Kontakt mit Untergrundwasser, die dann etwa vorhandene Moleküle in ihre Einzelteile wie Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten.

„Unsere Studie legt nahe, dass überall dort, wo es auf dem Mars Grundwasser gibt, es auch genügend Energie für Leben gibt“, so Tarnas abschließend. Zwar seien zum Erreichen dieser Regionen Tiefenbohrungen nötig, dennoch zeige die jüngste Entwicklung der technischen Instrumente, dass auch dies in absehbarer Zukunft zumindest technisch möglich sein wird. „Nach Untersuchungen der Atmosphäre und der Oberfläche ist der Untergrund weiterhin eine der spannendsten Grenzen der Mars-Erforschung.“

Quelle: Brown University
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Studie: Tonerden erklären “Mars-Seen” auch ohne flüssiges Wasser:


Diese Aufnahme der NASA-Sonde „Mars Reconnaissance Orbiter“ (MRO) zeigt einen Blick auf Eisschichten am Südpol des Mars, in deren Nähe auch Tonerden detektiert wurden, die nun als alternative Erklärung für Radarsignale diskutiert werden, die bislang als Belege für unterirdische Tümpel und Seen flüssigen Wassers galten.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/JHU

Pasadena (USA) – Nachdem Wissenschaftler 2018 erstmals über Radarsignale als Beweise für unter der Oberfläche verborgene Tümpel und Seen am Südpol des Mars veröffentlicht hatten, präsentieren nun gleich drei neue Studien mit Tonerden eine alternative Erklärung für die angeblichen Mars-Seen, nicht zuletzt, weil es für flüssiges Wasser eigentlich viel zu kalt sein sollte.
Zwar gibt es auf dem Mars große Mengen an Wasser, doch in den meisten Fällen in Form gefrorenes Eises. Flüssiges Wasser – und damit die Grundlage zumindest allen irdischen Lebens – wäre eine Sensation, könnte aber aufgrund der dünnen Marsatmosphäre an der Oberfläche selbst in Sekundenschnelle verdunsten. Umso größer ist seit 2018 das Interesse an dem damals erstmals beschriebenen See im Marsuntergrund (…GreWi berichtete) und weiteren, seither als mögliche Tümpel und Seen am Mars-Südpol identifizierten Radarsignale (…GreWi berichtete).

Anhand einer Neuanalyse der Radardaten und jüngster Experimente in Kältelabors kommen einige Planetenwissenschaftler und -Wissenschaftlerinnen nun jedoch zu der Vermutung, dass es sich statt um Signale flüssigen Wassers, um die von Tonerdenmineralien handeln könnte. Hierzu haben die Forschenden insgesamt drei Studien zu ihrer Hypothese verfasst, wonach es sich also um die ausgetrockneten Hinterlassenschaften einstige Mars-Seen handelt.

Die Forschenden gehören zu einer kleinen Gruppe von rund 80 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die sich selbst als „Mars-Polarforscher“ bezeichnen und sich kurz nach der Veröffentlichung der ursprünglichen Studie zur International Conference on Mars Polar Science and Exploration im argentinischen Ushuaia getroffen hatten.

Schon zuvor hatte eine erneute Analyse der Radarsignale zwar weitere „Seen“ aber zugleich auch offenbart, dass diese für flüssiges Wasser eigentlich viel zu dicht unterhalb der Oberfläche liegen würden, sodass es dort selbst für stark salzhaltiges Wasser, dessen Gefrierpunkt deutlich herabgesetzt wäre, viel zu kalt wäre (…GreWi berichtete).

Alternativ zu Wasser kommen die Forschenden zu dem Schluss, dass die Radarsignale zudem nicht nur durch Tonerden, sondern auch metallhaltige Mineralien oder salzhaltiges Eis erklärt werden könnten. Allerdings könnten bestimmte Tonerden, sogenannte Smektite, die Radarsignale am besten erklären.

Abschließend bemerken die Forschenden allerdings erneut, dass eine eindeutige Aussage darüber, was die Signale schlussendlich erzeugt, nur vor Ort durch eine Bohr-Mission beantwortet werden könne, die sich dafür jedoch durch kilometerdicke Eisschichten bohren müsste. „In der Planetenwissenschaft kommen wir manchmal nur zentimeterweise der Wahrheit näher. Die ursprüngliche Studie hat nicht bewiesen, dass es sich um flüssiges Wasser handelt und die neuen Fachartikel beweisen aber auch nicht, dass es kein flüssiges Wasser ist. Auf dem Weg zu einer schlussendlichen Erkenntnis, können wir nun aber zumindest schon einmal die Möglichkeiten dessen, was es alles sein könnte, stark eingrenzen.“

Recherchequelle: NASA/JPL
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Curiosity Proben: Marsgestein enthält Schlüssel-Zutaten für Leben:


Blick des NASA-Rovers „Curiosity“ auf die „Yellowknife Bay“ im Mars-Krater Gale.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Greenbelt (USA) – In vom NASA-Mars-Rover „Curiosity“ im Mars-Krater Gale entnommenen Gesteinsproben haben Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen Hinweise auf große Mengen an organischem Kohlenstoff und damit der Schlüssel-Zutat des irdischen Lebens entdeckt.
Wie das Team um Jennifer Stern vom Goddard Space Flight Center der NASA aktuell im Fachjournal “Proceedings of the National Academy of Sciences ” (PNAS; DOI: 10.1073/pnas.220113911) berichtet, sei es das erste Mal, dass man den Gesamtgehalt an organischem Kohlenstoff in Marsgestein bestimmt habe.

„Der Gesamtgehalt von organischem Kohlenstoff gehört zu den Schlüsselwerten, die uns dabei helfen einzuschätzen, wie viel Material als Grundlage für präbiotische Chemie und potenzieller Biologie auf dem frühen Mars zur Verfügung stand“, erläutert Stern.

Auf dem Mars haben die NASA-Forschenden nun mindesten 200 bis 273 Teile pro Million (ppm) organischen Kohlenstoffs in den Gesteinsproben aus dem Gale-Krater nachgewiesen. Dieser Wert sei vergleichbar mit der Menge, wie man sie an unwirtlichen, aber dennoch belebten Orten auf der Erde findet, etwa in der südamerikanischen Atacama-Wüste. Der Wert liege aber höher als der Anteil organischen Kohlenstoffs, der bislang im Innern von Mars-Meteoriten gefunden wurde.

Hintergrund
Organischer Kohlenstoff ist stets an ein Wasserstoff-Atom gebunden und bildet die Grundlage organischer Moleküle, aus denen heraus alle uns bekannten irdischen Lebensformen entstanden. Allerdings ist das Vorhandensein von organischem Kohlenstoff an sich noch kein Beweis für Leben auf dem Mars. Der Grund: Organischer Kohlenstoff kann auch unbelebte Quellen – Meteorite oder Vulkane – haben und sich alleine durch chemische Reaktionen an der Planetenoberfläche bilden.
Organischer Kohlenstoff wurde zwar schon zuvor auf dem Mars entdeckt, doch lagen bislang nur Informationen zu bestimmen Verbindungen vor oder es gab keine Daten über den Gesamtgehalt des Gesteins an organischem Kohlenstoff, wie sie nun durch die neusten Messungen vorliegen.

Zwar gilt die Marsoberfläche heute als lebensfeindlich, doch gibt es Hin- und Beweise dafür, dass vor Milliarden von Jahren das Marsklima ähnlich war, wie das der Erde – der Planet über eine deutlich dichtere Atmosphäre und flüssiges Wasser in Form von Flüssen, Seen und Ozeanen verfügte.

Neben Wasser liefert der nun erbrachte Mengennachweis von organischem Kohlenstoff im Marsboden zwar noch keinen Beweis für einstiges oder vielleicht sogar heute noch existierendes Leben auf dem Mars, dennoch zeigt sich, dass mittlerweile sämtliche Grundlagen und Bausteine des Lebens in ausreichender Menge auch auf dem Roten Planeten vorhanden waren – und unter bestimmten Voraussetzungen (möglicherweise etwa im Marsuntergrund) heute noch sind.

Die neuen Messungen stammen von rund 3,5 Milliarden Jahren alten Proben aus Tongestein aus der sogenannten „Yellowknife Bay“-Gesteinsformation im Gale-Krater, der selbst einst einen urzeitlichen See flüssigen Wassers beherbergte. Das Gestein selbst ist das Ergebnis einstiger feinkörniger Sedimente am Grunde dieses Sees. Entsprechend war auch der nun nachgewiesene Kohlenstoff einst Teil dieser Sedimente.

Anhand aller nachgewiesenen Umweltbedingungen hätte “dieser Ort also alle Voraussetzungen für Leben erfüllt”, so Stern. Leider sind die Messergebnisse nicht dazu geeignet, entscheiden zu können, ob dar gemessene Kohlenstoff biologischer oder nicht-biologischer Herkunft ist. „Obwohl wir Biologie nicht gänzlich ausschließen können, reichen uns die nun vorliegenden Isotopen-Informationen leider nicht aus, um eine biologische Herkunft zu bestimmen.“

Recherchequellen: NASA, PNAS
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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...m-mars20220511/

Pareidolie oder Artefakt? Rover-Aufnahmen zeigen „Tunnel-Eingang“ auf dem Mars:


Mastcam-Aufnahme von „Curiosity“ mit der Datums- und Zeitkennung „2022-05-07T07:58:16.000Z“ (Klicken Sie auf die Bildmitte, um zum Original in der NASA-Bilddatenband zu gelangen.)
Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Washington (USA) – Neue Aufnahmen des NASA-Mars-Rovers „Curiosity“ sorgen derzeit besonders in den sog. sozialen Netzwerken für kontroverse Diskussionen darüber, was darauf zu sehen ist. Tatsächlich ist es schwer, sich angesichts der Bilder des Eindrucks eines Tores oder Tunneleingangs in die Mars-Felswand zu erwehren. Jenseits der Spekulationen liefert Grenzwissenschaft-Aktuell.de (GreWi) die bislang bekannten die Fakten Hintergründe zu den Aufnahmen.
Aufgenommen wurde die Bilderserie vom Mars-Rover „Curiosity“ am mit dessen „Mast Camera“ (Mastcam) am 3466. Missionstag (Sol), was dem 7. Mai 2022 entspricht.

Das meiste Interesse innerhalb dieser Serie erweckte zunächst die Aufnahme (2022-05-07T07:58:16.000Z), zeigt diese doch tatsächlich eine an einen künstlich in den natürlichen Felsen geschnittenen Eingang erinnernde Struktur (s. Titelabbildung o.).

Tatsächlich erinnert die Struktur an den Eingang einer Mine oder den Eingang zu einem Tunnel oder eines Höhlengrabes.

Die genaue Größe der Struktur auf dem Mars ist schwer zu schätzen, doch dürfte sie durchaus Tor-ähnliche Ausmaße besitzen, scheint die Felswand doch einige Meter vom Rover entfernt. Anhand der weiteren Aufnahmen des Rovers hat Grenzwissenschaft-Aktuell.de (GreWi) das folgenden Panorama-Mosaik der Szenerie erstellt, anhand derer eine Größenzuordnung vielleicht einfacher ist.


Mosaik anhand ausgewählter Aufnahmen der Bilderserie des Mars-Rovers „Curiosity“ vom „2022-05-07“.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS / grenzwissenschaft-aktuell.de

Auch wenn die Tor-artige Struktur sich auffallend vom sonstigen Landschaftsbild abhebt und künstlich wirkt, zeigt ein genauer Blick in die Umgebung, dass es sich nicht um die einzige derartige Struktur auf den Aufnahmen handelt: recht von der „großen Tür“ befindet sich eine ganz ähnliche Öffnung im Fels – nun jedoch wesentlich kleiner…


Die Curiosity-Aufnahme (2022-05-07T07:58:31.000Z) zeigt, dass das vermeintliche „große Tor“ nicht die einzige Struktur dieser Art in der Umgebung ist, wenn auch die deutlich größere. (Klicken Sie auf die Bildmitte, um zum Original in der NASA-Bilddatenband zu gelangen.)
Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Jenseits jeglicher Spekulation sind es solche, sich von der natürlichen Umgebung durch Form oder Material absetzenden Strukturen, auf die Forschende, Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen bei der Suche nach Hinterlassenschaften einer außerirdischen Technologie auf den Planeten und Himmelskörpern im Sonnensystem zu finden hoffen (…GreWi berichtete).

Allerdings entpuppt sich nicht jede künstlich erscheinende Struktur am Ende tatsächlich auch als Artefakt. Oft spielt uns auch unser Gehirn Streiche, wenn wir der Tendenz unterliegen, selbst in chaotischen Strukturen wie Felsen und Wolken, uns bekannte Objekte und Muster zu erkennen. In der Wahrnehmungspsychologie spricht man dann von „Pareidolie“. Das sog. Marsgesicht (was auch immer es ist) gilt vielen als anschauliches Beispiel (s. Abb.).


Das vielleicht berühmtesten „illusorische Gesicht“ überhaupt: Aufgrund der damals noch geringen Bildauflösungen und günstiger Licht-Schattenverhältnisse erschien auf Aufnahmen der NASA-Sonde Viking 1 ein natürlicher Tafelberg als eindrucksvolles „Marsgesicht“ (l.). Erst auf späteren Aufnahmen des Mars Reconnaissance Orbiters von 2007 zeigte sich dessen wirkliche Form (r.), in der allerdings bis heute einige Beobachter unnatürliche Symmetrien erkennen.
Copyright: NASA / JPL / University of Arizona

In anderen Fällen ist es eine uns ungewohnte Kameraperspektive oder falsch eingeschätzte Größenverhältnisse, die uns – wie jüngst geschehen – beim Anblick von Aufnahmen des chinesischen Mond-Rovers zunächst an einen gewaltigen Triumphbogen auf der Rückseite des Mondes denken lassen, der sich dann aber als unscheinbarer Stein entpuppte (…GreWi berichtete). Tatsächlich dürfte diese Tendenz für so manchen Merkwürdigkeiten verantwortlich sein, die einige Beobachter gerade der Aufnahmen vom Mars dort bereits entdeckt haben wollen.

Bei der wissenschaftlichen Suche nach künstlichen Strukturen im Sonnensystem, die dort nicht von Menschen hinterlassen wurden, hilft diese Spekulation aber nicht weiter. Entdecken Forschende eine entsprechende Struktur, wird diese zunächst im Kontext ihrer Umgebung auf einen möglichen natürlichen Ursprung überprüft. Erhält sich der Eindruck der künstlichen Natur des Objekts oder Struktur, kann diese bis zu weiteren Untersuchungen – im Idealfall vor Ort – lediglich als „Kandidat“ für eine artifizielle Struktur gelten. Dies trifft – wenn überhaupt – auch auf den hier diskutierten „Mars-Eingang“ zu. Diese NASA selbst hat sich indes bislang nicht zum „Mars-Tor“ geäußert…


Symbolbild: Rechteckige Ruinen in der Mars-Region Arabia Terra – oder nur eine Laune der Natur? Diese Frage stellt HYPER-SETI und soll nach „Anomalien“ in sonst bekannten Umgebungen auf der Erde, anderen Planeten und im All suchen. Die Originalaufnahme und weitere Bildinformationen der NASA finden Sie HIER.
Copyright: NASA

Ein weiteres Beispiel für einen solchen „Kandidaten“ könnte das gewaltige exakte Quadrat sein, dass sich mit einer Kantenlänge von rund 2,5 Kilometern sie wie Ruinen in der Mars-Region Arabia Terra befindet und erstmals auf Aufnahmen des „Mars Orbiter Camera“ (MOC) an Bord des NASA-Orbiters der Mission „Mars Global Surveyor“ entdeckt wurde. Auch hier steht eine Erkundung der Struktur vor Ort bis auf Weiteres noch in den Sternen.

Recherchequellen: NASA, eigene Recherchen grenzwissenschaft-aktuell.de
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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...edpols20220929/

Und nun wieder doch: Neue und unabhängige Messungen liefern Beweise für flüssiges Wasser im Untergrund des Mars-Südpols:


Eine Karte der Oberflächentopografie des Mars-Südpols (l.) mit dem Umriss der südlichen Polkappe (schwarz) und der in der aktuellen Studie untersuchten und modellierten Region (blau). Das grüne Quadrat markiert jene Region, in der anhand der Oberflächenstrukturen auf unter der Eiskappe verborgene subglaziale Seen flüssigen Wassers geschlossen werden kann. Das Eis in dieser Region ist rund 1.500 Meter dick. Die rechte Seite zeigt die um 5-8 Meter erhabene regionale Topografie (rot) sowie eine weniger stark um etwa 2-4 Meter erhabene Region unterhalb dieser Fläche. Der schwarze Umriss hier zeigt eines jener Gebiete, anhand derer bereits zuvor aufgrund früherer Radardaten auf verborgenes flüssiges Wasser geschlossen wurde.
Copyright: University of Cambridge

Cambridge (Großbritannien) – Die Hoffnung auf Tümpel, Teiche und Seen flüssigen Wassers unter der Oberfläche des Mars-Südpols geht weiter: Nur wenige Tage nachdem US-Forschende anhand von Simulationen gezeigt haben, dass die zunächst als flüssiges Wasser gedeuteten Radar-Signale in der Südpolregion des Mars auch von unterirdischen Gletscherschichten erzeugt werden könnten (…GreWi berichetete), liefert eine internationale Studie, angeführt von der University of Cambridge, erstmals mit neuen und unabhängigen Messungen neue Beweise für unterirdische flüssige Gewässer.
Wie das Team um Professor Neil Arnold vom Scott Polar Research Institute an der University of Cambridge aktuell im Fachjournal „Nature Astronomy“ (DOI: 10.1038/s41550-022-01782-0) berichtet, basiert die jüngste Folgerung auf den Messdaten eines Laser-gestützten Höhenmessgeräts, mit dem die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen die Oberfläche der polaren Eiskappe bis auf kleinste Höhenunterschiede vermessen konnten. Die dabei entdeckten Muster stimmen demnach mit Simulationen darüber überein, wie sich Wasserkörper unter der Eiskappe auf deren Oberflächenstruktur auswirken würden.

Hintergrund
2018 berichteten europäische Planetenwissenschaftler erstmals über Radarmessungen der Sonde „Mars Express“, die Tümpel, Teiche und Seen unter der mit Eis vermischten Oberfläche des Mars-Südpols hindeuteten. In der Folge sorgte die Interpretation der Radarmessungen für eine andauernde Debatte und immer wieder gegenteilige Studienergebnisse (…GreWi berichtete, siehe Links u.).
Während die bisherigen Studien also allesamt auf den gemessenen Radardaten basierten, handelt es sich bei der aktuellen Studien und ihren Schlussfolgerungen erstmals um eine weitere, von den Radarmessungen unabhängige, – diese nun aber bestätigende – Messungen mit einer gänzlich anderen Methode und deren Analyse.

„Die Kombination der neuen topografischen Beweise, die Ergebnisse unserer Computermodelle und die Radardaten machen es jenes Szenario einmal mehr wahrscheinlicher, dass es auf dem Mars auch heute noch subglaziales flüssiges Wasser gibt“, erläutert Arnold und führt dazu weiter aus: „Das wiederum bedeutet, dass der Mars auch heute noch geothermal aktiv sein muss, um Wasser unterhalb der Eiskappe flüssig zu halten.“

Recherchequelle: University of Cambridge, Nature Astronomy
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https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de...e-lang20221002/

Neue Computermodelle zeigen: Der frühe Mars war eine warme, wasserreiche und lebensfreundliche Welt – Millionen Jahre lang. -


Künstlerische Darstellung eines blauen, wasserreichen Planeten (Illu.)
Copyright/Quelle: Planet Volumes/Anodé on Unsplash / SETI Institute

Mountain View (USA) – Eine neue Studie, in der Modellberechnungen erstmals die hohen Temperaturen, die mit der Entstehung des Mars im noch geschmolzenen Zustand verbunden sind, mit der Entstehung der ersten Ozeane und der ersten Atmosphäre verknüpft, kommt zu dem Schluss, dass der Mars bereits kurz nach seiner Entstehung über eine dichte Atmosphäre verfügte, die die Millionen von Jahren lang warme bis heiße Ozeane zuließ.
Wie das Team um Kaveh Pahlevan vom SETI Institute aktuell im Fachjournal „Planetary Science Letters“ (DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117772) berichtet, zeigt das Modell, dass – wie auf der heutigen Erde – Wasserdampf in der unteren Marsatmosphäre konzentriert war und dass die obere Atmosphäre des Mars deshalb vergleichsweise trocken war, weil der Wasserdampf als Wolken in tieferen Schichten der Atmosphäre auskondensieren konnte. „Molekularer Wasserstoff (H2) hingegen kondensierte nicht und wurde in die obere Atmosphäre des Mars transportiert, wo er an den Weltraum verloren ging.“

Diese Schlussfolgerung – dass Wasserdampf kondensierte und auf dem frühen Mars zurückgehalten wurde, während molekularer Wasserstoff nicht kondensierte und ins All entwich – ermöglicht es den Forschende, ihr Modell direkt mit Messungen von Raumfahrzeugen zu verknüpfen, insbesondere mit denen des Mars-Rovers „Curiosity“ der Mission „Mars Science Laboratory“ (MSL). „Wir glauben, dass wir ein übersehenes Kapitel in der frühesten Geschichte des Mars in der Zeit unmittelbar nach der Entstehung des Planeten modelliert haben.“

Um die so gewonnenen Daten zu erklären, müsse die ursprüngliche Marsatmosphäre sehr dicht (mehr als 1000-mal so dicht wie die moderne Atmosphäre) und hauptsächlich aus molekularem Wasserstoff (H2) bestanden haben. „Dieser Befund ist wichtig, da H2 bekanntermaßen ein starkes Treibhausgas in dichten atmosphärischen Umgebungen ist“, erläutert Pahlevan. „Diese dichte Atmosphäre hätte einen starken Treibhauseffekt erzeugt, der es sehr frühen Ozeanen mit warmem bis heißem Wasser ermöglicht hätte, auf der Marsoberfläche für Millionen von Menschen stabil zu bleiben Jahre, bis das H2 allmählich an den Weltraum verloren ging. Aus diesem Grund schließen wir, dass der Mars zu einer Zeit, bevor sich die Erde selbst gebildet hatte, nass geboren wurde.“

Allerdings gibt es auch Daten, die das Modell einschränken. Hierbei handelt es sich um jene Daten, sind das Verhältnis von Deuterium zu Wasserstoff (D/H) (Deuterium ist das schwere Isotop von Wasserstoff) verschiedener Marsproben, einschließlich Marsmeteoriten und der von ‚Curiosity‘ analysierten. „Meteoriten vom Mars sind meist magmatische Gesteine ​​– sie entstanden, als das Innere des Mars schmolz und das Magma zur Oberfläche aufstieg. Das in diesen inneren (aus dem Mantel stammenden) magmatischen Proben gelöste Wasser hat ein Verhältnis von Deuterium zu Wasserstoff, das dem der Ozeane der Erde ähnelt, was darauf hinweist, dass die beiden Planeten mit ähnlichen D/H-Verhältnissen begannen und dass ihr Wasser aus derselben Quelle stammte im frühen Sonnensystem. Im Gegensatz dazu hat ‚Curiosity‘ das D/H-Verhältnis uralter, drei Milliarden Jahre alter Tonerden auf der Marsoberfläche gemessen und festgestellt, dass dieser Wert etwa 3-mal so hoch ist wie der der Ozeane der Erde. Offensichtlich hatte das Oberflächenwasserreservoir auf dem Mars – die Hydrosphäre – zu der Zeit, als sich diese alten Tone bildeten, deutlich Deuterium im Vergleich zu Wasserstoff konzentriert.“ Der einzige Prozess, von dem bekannt ist, dass er dieses Niveau an Deuteriumkonzentration (oder „Anreicherung“) erzeugt, ist der Verlust des leichteren H-Isotops an den Weltraum.

Das Modell zeigt weiter, dass, wenn die Marsatmosphäre zum Zeitpunkt ihrer Entstehung H2-reich war (und mehr als ~1000x so dicht wie heute), das Oberflächenwasser natürlich um den Faktor 2–3x relativ zu Deuterium angereichert wäre das Innere, Reproduktion der Beobachtungen. Deuterium verteilt sich bevorzugt in das Wassermolekül gegenüber molekularem Wasserstoff (H2), der bevorzugt gewöhnlichen Wasserstoff aufnimmt und aus der oberen Atmosphäre entweicht.

„Dies ist das erste veröffentlichte Modell, das diese Daten auf natürliche Weise reproduziert, was uns das Vertrauen verleight, dass das von uns beschriebene atmosphärische Evolutionsszenario auch tatsächlich den frühen Ereignissen auf dem Mars entspricht“, sagte Pahlevan. Abgesehen von der Neugier auf die frühesten Umgebungen auf den Planeten sind H2-reiche Atmosphären für die Suche des SETI-Instituts nach Leben jenseits der Erde von Bedeutung: Experimente, die bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts zurückreichen, zeigen, dass sich präbiotische Moleküle, die an der Entstehung des Lebens beteiligt sind, leicht in solchen H2-reichen Atmosphären bilden, aber nicht so leicht in H2-armen (oder eher „oxidierenden“) Atmosphären. „Die Implikation ist, dass der frühe Mars eine warme Version des modernen Titan war und ein mindestens ebenso vielversprechender Ort für die Entstehung des Lebens war wie die frühe Erde, wenn nicht sogar vielversprechender“, so der Wissenschaftler abschließend.

Recherchequelle: SETI Institute
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Mysteriöser Mars-Mond: Mars-Express liefert erstmals Ansichten des Inneren von Phobos:


Das Radargramm vom 23. September 2022 bildet Radioechos ab, die von Strukturen unter der Oberfläche des Mars-Mondes Phobos reflektiert wurden. Die durchlaufende helle Linie zeigt das Echo der Mondoberfläche. Die darunter verlaufenden Reflexionen bilden entweder Merkmale von Strukturen unter der Oberfläche ab oder stammen von Objekten auf der Oberfläche selbst. Die Grafik unten rechts zeigt den abgetasteten Weg entlang der Phobos-Oberfläche.
Copyright: ESA/INAF

Bologna (Italien) – Anders als unsere Erde, besitzt der Mars gleich zwei, wenn auch deutliche kleinere, Monde: Phobos (Angst) und Deimos (Panik). Besonders der größere der beiden Marstrabanten Phobos, sorgt immer wieder für unterschiedliche Spekulationen im wissenschaftlichen Grenzbereich. In den 1960er-Jahren spekulierten einige Astronomen sogar darüber, ob es sich bei Phobos um ein künstliches Objekt handeln könnte. Jetzt ist es der europäischen Mars-Sonde „Mars Express“ erstmals gelungen, mit Radar unter die Oberfläche des 27 Kilometer durchmessenden Phobos zu blicken und hat hier tatsächlich bislang unbekannte Strukturen entdeckt.
Wie die europäische Raumfahrtagentur ESA aktuell berichtet, ist das MARSIS-Radar-Instrument eigentlich für das Studium des Mars-Untergrunds aus der Ferne gedacht. Während „Mars Express“ den Roten Planeten in einer Distanz von mehr als 250 Kilometern umkreist, kam es Ende September 2022 zu einer Annäherung an Phobos auf nur 83 Kilometer. Aufgrund eines Software-Updates des Instruments, das niederfrequente Radiowellen und deren Reflexionen zum Blick unter die Oberfläche des Mars nutzt, gelangen nun aktuell auch erste Einblicke unter die Oberfläche des größeren Marsmondes.

„So nah an Phobos, konnten wir seine Struktur erstmals sehr viel detailreicher untersuchen als je zuvor“, berichtet der MARSIS-Projektleiter Andrea Cicchetti vom italienischen „Instituto Nazionale di Astrofisica“ (INAF).

Marsmond Phobos: USA spekulierten einst über künstlichen Ursprung
Noch umkreist der Mond Phobos den Roten Planeten in einem Abstand von weniger als 6.000 Kilometer zu dessen Oberfläche. In rund 50 Millionen Jahren wird der Mond jedoch wahrscheinlich auf den Mars stürzen – nähert er sich doch schon heute seinem Planeten schon alle 100 Jahre um weitere 1,8 Meter.


In den 1960er Jahren vermuteten einige Astronomen, dass es sich bei Phobos in Wirklichkeit um eine Raumstation einer einstigen Mars-Zivilisation handeln könnte – und informierten 1960 diesbezüglich sogar den US-Präsidenten Dwight D. Eisenhower.

Zu der Erwägung, dass es sich bei einem der beiden Marsmonde um eine künstliche Raumstation handeln könnte, kamen damals laut einem Bericht der europäischen Raumfahrtagentur ESA, Wissenschaftler um Dr. S. Fred Singer, dem Sonderberater des damaligen US-Präsidenten in Weltraumfragen.

Berechnungen zeigten schon damals, den ungewöhnlich dichten Orbit des Marsmondes und die Wissenschaftler vermuteten, dass die Annäherung von Phobos um jährlich rund fünf Zentimeter, von der Marsatmosphäre hervorgerufen werde. Weitere Berechnungen durch den russischen Astrophysiker Samuilovich Shklovsky ergaben dann jedoch, dass – um einer solche Anziehungskraft zu erliegen – Phobos selbst nahezu hohl sein müsste. Bestünde der Marsmond aus festem Gestein, wäre der Effekt auf den Trabanten nämlich kaum spürbar. Ein hohler Mond wäre allerdings deutlich beeinflussbarer, da er deutlich weniger Masse aufweisen würde.

Wenn Phobos jedoch tatsächlich hohl sein sollte, würde es sich wohl kaum um ein natürliches Objekt handeln können, so die damalige Schlussfolgerung Singers, der daraufhin Eisenhower über die Möglichkeit informierte, dass es sich um eine verlassene Raumstation handeln könnte.

Auch der estnische Astronom Ernst Öpik spekulierte 1964 über drei mögliche Erklärungen für die ungewöhnliche niedrige und zusehends absteigende Umlaufbahn von Phobos. Im irischen „Astronomical Journal“ vermutete er zunächst, dass es sich entweder um einen Beobachtungsfehler handeln könnte, oder es sich bei dem Mond um ein künstliches Objekt handeln müsse.

Öpiks dritte Erklärung, sollte schlussendlich auch tatsächlich das Phobos-Mysterium lösen, als er die Anziehungskraft des Mars für die unregelmäßige Form des Marsmondes verantwortlich machte, wie sie wiederum in Gezeitenkräften resultiert, die den Mond nach und nach immer mehr an den Planeten heranziehen.

Neben der Vision, dass Phobos einst auf die Oberfläche des Mars stürzen und hier einen gewaltigen Krater hinterlassen wird, glauben einige Astronomen neuerdings, dass die durch die immer mehr zunehmende Annäherung auch ansteigenden Gezeitenkräfte Phobos bereits zuvor in Stücke brechen und die dabei entstehenden Trümmer und Fragmente dann einen saturnartigen Ring um den Mars bilden werden.

Durch die Aufzeichnung und Analyse der von den unterirdischen Strukturen reflektieren Signale können die ESA-Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen auf den inneren Aufbau des so untersuchten Körpers schließen.


Angewandt auf den Mars, konnten mit dem MARSIS-Instrument bereits unterschiedliche Schichten aus Eis, Felsen und Wasser im Marsuntergrund nachgewiesen werden (s. Abb. l.). Die innere Struktur – und damit auch die Herkunft – der beiden Marsmonde war bislang rätselhaft.

„Ob es sich bei den beiden Marsmonden um eingefangene Asteroiden oder um Körper handelt, die selbst einst aus dem Mars herausgeschlagen wurden, ist immer noch eine bislang unbeantwortete Frage“, erläutert der Mars-Express-Missionswissenschaftler Colin Wilson. „Zwar legt ihre Form nahe, dass es sich um Asteroiden handelt, die Art und Weise, wie die beiden Körper den Mars allerdings umrunden, spricht eher dagegen.“

Zum Thema
Zwar seien auch die Auswertungen der neuen MARSIS-Daten noch nicht abgeschlossen, doch sehe man schon jetzt „bislang unbekannte Strukturen und Merkmale unterhalb der Oberfläche des Mondes“, kommentiert Cicchetti abschließend.

Recherchequelle: ESA
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Küstenlinie eines urzeitlichen Mars-Ozeans entdeckt:


Topografische Satellitendaten zeichnen ein eindeutiges Bild eines urzeitlichen Mars-Ozeans in der Region Aeolis Dorsa, in der auch zahlreiche Sedimente einstiger Zuflüsse zu finden sind.
Copyright: B. Cardenas / Penn State (Creative Commons)



University Park (USA) – Ob der Mars einst über große Wasserflächen und sogar Ozeane verfügte, ist immer noch Inhalt ebenso lebhafter wie kontroverser wissenschaftlicher Debatten. Jetzt haben US-Forscher die Sedimente der Küstenlinie eines urzeitlichen Mars-Meeres entdeckt und sehen damit auch erneut gestiegene Chancen auf einen einst Leben beherbergenden Roten Planeten.
Wie Benjamin Cardenas von der Pennsylvania State University und Michael P. Lamb vom California Institute of Technology aktuell im „Journal of Geophysical Research Planets“ (DOI: 10.1029/2022JE007390) berichten, haben sie die einstige 900 Meter dicken Küstensedimente anhand neuer topografischer Daten in der Mars-Region Aeolis Dorsa identifiziert und auf ein Alter von 3,5 Milliarden Jahren datiert. Anhand der Küstenlinie schließen die beiden Wissenschaftler auf einen einstigen Ozean von mehreren Hunderttausend Quadratkilometern Fläche. Erneut steige damit das Potenzial für einstiges Leben auf dem Mars.

Zudem verrate die Existenz eines derart großen Ozeans auch viel über das urzeitliche Klima und die Evolution des Planeten. „Jetzt wissen wir ganz sicher, dass es zu dieser Zeit eine Periode gegeben haben muss, die warm genug und über eine ausreichend dichte Atmosphäre verfügte, um so viel Wasser für eine ausreichend lange Zeit zur Ausbildung der Küstenverlaufssedimente gehalten zu haben“, so Cardenas.

Anhand der Sedimente können Planetenwissenschaftler zahlreiche Rückschlüsse über das einstige Gewässer ziehen. Schon zuvor hatte ein Team um Cardenas, der damals noch an der Jackson School of Geosciences an der University of Texas arbeitete und forschte, in der Mars-Region Spuren von Ablagerungen einstiger, über lange Zeiträume fließender Flüsse nachweisen können (…GreWi berichtete).

Alle Spuren zusammen zeichnen nun das Bild eines dynamischen Ozeans, dessen Wasserpegel bedeutend anstiegen. Zudem sei ein derart großer Ozean der ideale Ort für die Suche nach geologischen Aufzeichnungen einstigen Lebens.

Recherchequelle: Pennsylvania State University
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Hat das Leben seinen Ursprung auf dem Mars?

Kopenhagen (Dänemark) – Leben ist bislang nur auf unserem eigenen Heimatplaneten bekannt. Seinen Anfang könnte das Leben jedoch statt auf der Erde auf dem jungen Roten Planeten genommen haben. Zu dieser Vermutung kommt eine aktuelle Studie auf der Grundlage von Analysen von 32 Meteoriten vom Mars.
Wie das Team um Professor Martin Bizzarro von der Universität Kopenhagen aktuell im Fachjournal „Science Advances“ (DOI: 10.1126/sciadv.abp84) berichtet, wurde der junge Mars vor rund 4,5 Milliarden Jahren von eisreichen Asteroiden geradezu bombardiert. Auf diese Weise könnte der Mars zum ersten lebensfreundlichen Ort im Sonnensystem geworden sein.

Laut den Berechnungen der Forschenden um Bizzarro, war der gesamte Mars damals von einem rund 300 bis teilweise sogar 1000 Meter tiefen Wasserozean bedeckt. „Das wasserhaltige Bombardement ereignete sich in den ersten 100 Millionen Jahren der planetaren Evolution des Mars“, so Bizzarro. Ein weiterer interessanter Aspekt sei der, dass diese Asteroiden auch reich an organischen Molekülen wie die für die Bildung von RNA und DNA notwendigen Aminosäuren waren – die Grundlage des uns bekannten Lebens.

Die Ergebnisse der neuen Studie legen nun nahe, dass der frühe Mars wesentlich wasserreicher war selbst als die heutige Erde.

Zur gleichen Zeit ereignete sich auf der jungen Erde eine Katastrophe, die dortigen lebensfreundlichen Bedingungen ein Ende machte, als ein vermutlich Mars-großer Himmelskörper (Theia) mit der Erde kollidierte – ein Zusammenstoß, bei dem allerdings das heutige Erde-Mond-System entstand.

Die untersuchten Mars-Meteoriten stammen aus der einstigen Kruste des Planeten und ermöglichen demnach einen Einblick in die Bedingungen auf dem heute roten Planeten vor mehreren Milliarden Jahren aus der Frühzeit der Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems. „Im Gegensatz zur Erde, auf der die Plattentektonik sämtliche Hinweise darauf, was in den vergangenen 500 Millionen Jahren passiert ist, ausgelöscht hat, gibt es diese Bewegungen der Planetenkruste auf dem Mars nicht“, so der Wissenschaftler. „Deshalb haben sich auf dem Mars diese geologischen Aufzeichnungen bis heute erhalten.“

Recherchequelle: Københavns Universitet
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