Neue Forschung macht Entstehung eines Sees unter der Mars-Eiskappe unwahrscheinlich

Forscher der Cornell University haben eine einfache und umfassende – wenn auch weniger dramatische – Erklärung für helle Radarreflexionen geliefert, die zunächst als flüssiges Wasser unter der Eiskappe am Südpol des Mars interpretiert wurden.

Ihre Simulationen zeigen, dass kleine Variationen in Wassereisschichten – die zu subtil sind, als dass bodendurchdringende Radargeräte sie erkennen könnten – konstruktive Interferenzen zwischen Radarwellen verursachen können. Solche Interferenzen können Reflexionen erzeugen, deren Intensität und Variabilität den bisherigen Beobachtungen entsprechen – und das nicht nur in dem Gebiet, in dem es sich vermutlich um flüssiges Wasser handelt, sondern auch in den so genannten südpolaren Schichtablagerungen.

„Ich kann nicht sagen, dass es unmöglich ist, dass es dort unten flüssiges Wasser gibt, aber wir zeigen, dass es viel einfachere Möglichkeiten gibt, die gleiche Beobachtung zu machen, ohne sich so weit ausstrecken zu müssen, indem man Mechanismen und Materialien verwendet, von denen wir bereits wissen, dass sie dort existieren“, sagte Daniel Lalich, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science. „Allein durch Zufall kann man das gleiche beobachtete Signal im Radar erzeugen.“

Lalich ist der Erstautor von „Kleine Variationen in der Zusammensetzung und Schichtdicke von Eis erklären helle Reflexionen unter der Polkappe des Mars ohne flüssiges Wasser“. veröffentlicht 7. Juni in Fortschritte der Wissenschaft.

Robotergestützte Forscher haben zahlreiche Beweise dafür geliefert, dass auf der Oberfläche des alten Mars Wasser floss, darunter auch in einem ehemaligen Flussdelta, das derzeit vom NASA-Rover Perseverance untersucht wird. Mithilfe eines Radargeräts, das unter die Oberfläche vordringen kann, um Wassereis und möglicherweise verborgene Grundwasserleiter aufzuspüren, gaben Mitglieder des Wissenschaftsteams des von der Europäischen Weltraumorganisation geleiteten Mars Express-Orbiters 2018 bekannt, dass sie einen unter der Südpolkappe vergrabenen See entdeckt hätten.

Die Folgen waren enorm: Wo es flüssiges Wasser gibt, könnte es mikrobielles Leben geben.

Doch während dieselben hellen Radarreflexionen wahrscheinlich auf einen subglazialen See auf der Erde hinweisen würden, so Lalich, seien die Temperatur- und Druckbedingungen auf dem Mars ganz anders.

Lalich hatte zuvor mithilfe einfacherer Modelle gezeigt, dass die hellen Radarsignale auch ohne flüssiges Wasser entstehen könnten. Er sagte jedoch, dass Annahmen über Schichten aus gefrorenem Kohlendioxid unter der Eiskappe wahrscheinlich falsch seien.

Die neue Forschung erzähle ein umfassenderes Bild, sagte er, und schließe Lücken in der Radarinterferenz-Hypothese durch realistischere Modellierung. Die Tausenden von zufällig generierten Schichtungsszenarien basierten nur auf bekannten Bedingungen an den Marspolen und variierten die Zusammensetzung und den Abstand der Eisschichten auf eine Weise, die man über Dutzende oder Hunderte von Meilen erwarten würde.

Diese geringfügigen Anpassungen erzeugten manchmal helle Signale unter der Oberfläche, die mit Beobachtungen in allen drei Frequenzen übereinstimmten, die vom Radarinstrument MARSIS des Mars Express-Orbiters verwendet werden, einer Partnerschaft zwischen der NASA und der italienischen Raumfahrtagentur. Wahrscheinlich aus einem einfachen Grund, argumentiert Lalich: Radarwellen, die von Schichten abprallen, die zu eng beieinander liegen, als dass das Instrument sie auflösen könnte, können kombiniert werden, wodurch ihre Spitzen und Täler verstärkt werden.

„Dies ist das erste Mal, dass wir eine Hypothese haben, die die gesamte Population der Beobachtungen unterhalb der Eiskappe erklärt, ohne dass wir etwas Einzigartiges oder Merkwürdiges einführen müssen“, sagte Lalich. „Dieses Ergebnis, bei dem wir überall verstreute helle Reflexionen erhalten, ist genau das, was man von Dünnschichtinterferenzen im Radar erwarten würde.“

Lalich schließt zwar nicht aus, dass in Zukunft mit leistungsfähigeren Instrumenten Entdeckungen gemacht werden könnten, vermutet aber, dass die Geschichte von flüssigem Wasser und möglichem Leben auf dem roten Planeten schon vor langer Zeit zu Ende sei.

„Die Vorstellung, dass es flüssiges Wasser auch nur annähernd in der Nähe der Oberfläche geben könnte, wäre wirklich aufregend gewesen“, sagte Lalich. „Ich glaube einfach nicht, dass es da ist.“