Warum ist der Mars ausgetrocknet? Neue Studie weist auf ungewöhnliche Antworten hin

Der Mars war einst rot von Flüssen. Die verräterischen Spuren vergangener Flüsse, Bäche und Seen sind heute auf der ganzen Welt sichtbar. Aber vor etwa drei Milliarden Jahren versiegten sie alle – und niemand weiß warum.

„Die Leute haben verschiedene Ideen vorgebracht, aber wir sind uns nicht sicher, was das Klima so dramatisch verändert hat“, sagte der Geophysiker Edwin Kite von der University of Chicago. „Wir würden es wirklich gerne verstehen, vor allem, weil es der einzige Planet ist, von dem wir definitiv wissen, dass er sich von bewohnbar in unbewohnbar geändert hat.“

Kite ist der Erstautor einer neuen Studie, die die Spuren von Marsflüssen untersucht, um zu sehen, was sie über die Geschichte des Wassers und der Atmosphäre des Planeten enthüllen können.

Zuvor waren viele Wissenschaftler davon ausgegangen, dass der Verlust von Kohlendioxid aus der Atmosphäre, das dazu beitrug, den Mars warm zu halten, die Probleme verursachte. Aber die neuen Erkenntnisse, veröffentlicht am 25. Mai in Wissenschaftliche Fortschrittedeuten darauf hin, dass die Veränderung durch den Verlust einer anderen wichtigen Zutat verursacht wurde, die den Planeten warm genug für fließendes Wasser hielt.

Aber wir wissen immer noch nicht, was es ist.

Wasser, überall Wasser und kein Tropfen zu trinken

1972 waren Wissenschaftler erstaunt, Bilder von der NASA-Mission Mariner 9 zu sehen, als sie den Mars aus dem Orbit umkreiste. Die Fotos zeigten eine Landschaft voller Flussbetten – ein Beweis dafür, dass der Planet einst reichlich flüssiges Wasser hatte, auch wenn er heute knochentrocken ist.

Da der Mars keine tektonischen Platten hat, um das Gestein im Laufe der Zeit zu verschieben und zu begraben, liegen alte Flussspuren immer noch an der Oberfläche wie in Eile verlassene Beweise.

Dies ermöglichte es Kite und seinen Mitarbeitern, darunter der Doktorand Bowen Fan von der University of Chicago sowie Wissenschaftler der Smithsonian Institution, des Planetary Science Institute, des California Institute of Technology Jet Propulsion Laboratory und von Aeolis Research, Karten auf der Grundlage von Tausenden von aufgenommenen Bildern zu analysieren Umlaufbahn durch Satelliten. Basierend darauf, welche Spuren welche überlappen und wie verwittert sie sind, stellte das Team eine Zeitachse zusammen, die zeigt, wie sich die Flussaktivität in Höhe und Breite über Milliarden von Jahren verändert hat.

Dann konnten sie das mit Simulationen verschiedener Klimabedingungen kombinieren und sehen, welche am besten passten.

Planetare Klimazonen sind enorm komplex, mit vielen, vielen Variablen, die berücksichtigt werden müssen – besonders wenn Sie Ihren Planeten in der „Goldilocks“-Zone halten wollen, wo es genau warm genug ist, damit Wasser flüssig ist, aber nicht so heiß, dass es kocht. Wärme kann von der Sonne eines Planeten kommen, aber sie muss nahe genug sein, um Strahlung zu empfangen, aber nicht so nahe, dass die Strahlung die Atmosphäre abstreift. Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan können Wärme in der Nähe der Oberfläche eines Planeten einfangen. Wasser selbst spielt auch eine Rolle; es kann als Wolken in der Atmosphäre oder als Schnee und Eis auf der Oberfläche existieren. Schneekappen neigen dazu, als Spiegel zu fungieren, um das Sonnenlicht zurück in den Weltraum zu reflektieren, aber Wolken können Licht entweder einfangen oder wegreflektieren, abhängig von ihrer Höhe und Zusammensetzung.

Kite und seine Mitarbeiter ließen viele verschiedene Kombinationen dieser Faktoren in ihren Simulationen laufen, um nach Bedingungen zu suchen, die dazu führen könnten, dass der Planet warm genug ist, damit zumindest etwas flüssiges Wasser für mehr als Milliarden Jahre in Flüssen existieren kann – aber es dann abrupt verliert.

Aber als sie verschiedene Simulationen verglichen, sahen sie etwas Überraschendes. Eine Änderung der Kohlendioxidmenge in der Atmosphäre änderte nichts am Ergebnis. Das heißt, die treibende Kraft der Veränderung schien nicht Kohlendioxid zu sein.

„Kohlendioxid ist ein starkes Treibhausgas, also war es wirklich der führende Kandidat, um die Austrocknung des Mars zu erklären“, sagte Kite, ein Experte für das Klima anderer Welten. „Aber diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass es nicht so einfach ist.“

Es gibt mehrere alternative Möglichkeiten. Die neuen Beweise passen gut zu einem Szenario, das in einer Studie von Kite aus dem Jahr 2021 vorgeschlagen wurde, in der eine Schicht dünner, eisiger Wolken hoch in der Marsatmosphäre wie durchscheinendes Treibhausglas wirkt und Wärme einfängt. Andere Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass Wasserstoff, wenn er aus dem Inneren des Planeten freigesetzt worden wäre, mit Kohlendioxid in der Atmosphäre hätte interagieren können, um Infrarotlicht zu absorbieren und den Planeten zu erwärmen.

„Wir wissen nicht, was dieser Faktor ist, aber wir brauchen viele davon, um die Ergebnisse zu erklären“, sagte Kite.

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, um zu versuchen, die möglichen Faktoren einzugrenzen; Das Team schlägt mehrere mögliche Tests für den Perseverance-Rover der NASA vor, die Hinweise liefern könnten.

Kite und sein Kollege Sasha Warren sind auch Teil des Wissenschaftsteams, das den NASA-Marsrover Curiosity anweisen wird, nach Hinweisen zu suchen, warum der Mars ausgetrocknet ist. Sie hoffen, dass diese Bemühungen sowie Messungen von Perseverance zusätzliche Hinweise auf das Rätsel liefern können.

Auf der Erde haben sich viele Kräfte zusammengetan, um die Bedingungen über Millionen von Jahren bemerkenswert stabil zu halten. Aber andere Planeten haben vielleicht nicht so viel Glück. Eine der vielen Fragen, die Wissenschaftler über andere Planeten haben, ist, wie viel Glück wir haben – das heißt, wie oft dieser Zusammenfluss im Universum vorkommt. Sie hoffen, dass die Untersuchung dessen, was mit anderen Planeten wie dem Mars passiert ist, Hinweise auf das Klima der Planeten und darauf geben kann, wie viele andere Planeten da draußen bewohnbar sein könnten.

„Es ist wirklich auffällig, dass wir dieses Rätsel direkt nebenan haben und uns trotzdem nicht sicher sind, wie wir es erklären sollen“, sagte Kite.