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Mars: Flüssiges Wasser blieb länger als gedacht

Noch in der Marsneuzeit könnte es oberflächennahes Grundwasser gegeben haben

Zhurong
Blick auf die Landestelle des chinesischen Marsrovers Zhurong. Er hat dort hydratisierte Minerale aufgespürt, die auf spätes Vorhandensein von flüssigem Wasser hindeuten. © China National Space Administration (CNSA)

Spätes Wasser: Auf dem Mars könnte es länger flüssiges Wasser gegeben haben als bisher angenommen. Indizien dafür hat der chinesische Marsrover Zhurong bei Gesteinsanalysen in der Marsebene Utopia Planitia entdeckt. Er identifizierte dort Mineralkrusten aus hydratisierten Silikaten und Sulfaten, die durch aufsteigendes, salzhaltiges Grundwasser entstanden sein müssen. Das bedeutet, dass es innerhalb der letzten 1,8 Milliarden Jahre an dieser Stelle flüssiges Wasser im Marsuntergrund gab.

Der Mars war in seiner Frühzeit lebensfreundlicher als heute und besaß Seen, Flüsse und vielleicht sogar einen Ozean. Bisher ist allerdings strittig, wie viel flüssiges Wasser es auf dem Roten Planeten tatsächlich gab, und auch, wie lange es erhalten blieb. Gängiger Annahme nach gab es schon nach einem Klimawandel vor rund 3,5 Milliarden Jahren keine dauerhaften Vorkommen flüssigen Wassers mehr an der Marsoberfläche. Mit Beginn der Amazonischen Periode vor rund 1,8 Milliarden Jahren könnten dann auch temporäre Wasserquellen endgültig versiegt sein.

Utopia Planitia
Landestelle des Rovers Zhurong im Süden der Tiefebene Utopia Planitia. © NASA/JPL

Oder doch nicht? Einigen Hypothesen nach könnte selbst in der kalten, trockenen Marsneuzeit zumindest ab und zu Wasser aus hydrothermalen Quellen oder anderen angewärmten Grundwasservorkommen an die Oberfläche gelangt sein. Als Hinweise darauf gelten unter anderem Flussbetten, die jüngere Gesteinsschichten durchschneiden.

Zwei verschiedene Gesteinstypen

Weitere Indizien für ein solches „spätes“ Wasser könnte nun der chinesische Marsrover Zhurong aufgespürt haben. Er wurde im Mai 2021 von der Tianwen-1-Marsmission im Süden der Ebene Utopia Planitia abgesetzt – der größten Einschlagssenke des Roten Planeten. In den 92 Marstagen seiner Mission hat der Rover die Morphologie, Mineralogie, Oberflächenstruktur und Eisverteilung rund um seine Landestelle mit sechs wissenschaftlichen Instrumenten untersucht. Yang Liu vom Nationalen Weltraumforschungszentrum in Peking und seine Kollegen haben diese Daten ausgewertet.

Demnach gibt es an der Landestelle des Rovers zwei verschiedene Gesteinstypen. Der erste umfasst dunkle, basaltische Brocken, die vermutlich aus älteren, tieferen Schichten stammen. Die zweite Sorte von Gesteinen ist dagegen hell gefärbt, teilweise tragen auch dunklere Brocken einen hellen Überzug. Die helle Kruste ist zudem oft schuppig und abgeblättert und stammt den Untersuchungen zufolge aus der Amazonischen Periode – sie ist demnach jünger als 1,8 Milliarden Jahre.

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Krusten aus hydratisierten Silikaten und Sulfaten

Das Entscheidende jedoch: Spektroskopische Analysen des hellen Gesteins ergaben, dass es hydratisierte Minerale enthält – Minerale, in deren Struktur Wasser gebunden ist und die auf der Erde normalerweise in Anwesenheit von flüssigem Wasser entstehen. Die spektralen Signaturen des Marsgesteins könnten nach Angaben von Liu und seinen Kollegen denen von hydratisiertem Silikaten und Sulfaten sowie Gips entsprechen.

Angesichts der teilweise um dunkle Kerne herum gebildeten hellen Schichten gehen sie davon aus, dass es sich um eine Art von Durikrusten handelt – harte Krusten, die durch Ausfällung von Mineralen aus dem Porenwasser von Gestein entstehen. Im Falle der marsianischen Krusten vermuten die Forscher, dass diese sich bildeten, als in Phasen höherer Grundwasserstände salzhaltige Sole im Untergrund aufstieg. Die salzreichen Mineralkrusten entstanden dann dort, wo Verdunstung von der nahen Oberfläche den Salzgehalt dieses Porenwasser noch weiter erhöhte.

Krustenbildung
Mögliches Szenario für die Bildung der hydratisierten Gesteinskrusten auf dem Mars. © Liu et al./ Science Advances, CC-by-nc 4.0

Vulkane oder klimatische Warmphasen

Nach Ansicht der Wissenschaftler legen die marsianischen Mineralkrusten nahe, dass es noch in der Amazonischen Periode oberflächennahes Grundwasser gab. Dieses stieg zumindest zeitweilig hoch genug, um den Regolith zu durchnässen und zur Bildung der Durikrusten zu führen. „Diese Beobachtungen legen nahe, dass wässrige Aktivitäten auf dem Mars weit länger anhielten als bisher gedacht“, schreiben Liu und sein Team.

Als mögliche Ursachen für dieses späte Vorkommen von flüssigem Wasser sehen sie eine Erwärmung durch vulkanische Aktivität, aber auch vorübergehende Warmphasen des Klimas durch das Pendeln der Marsachse. Denn diese hat im Laufe der marsianischen Geschichte ihre Ausrichtung mehrfach um mehr als ein Dutzend Grad geändert und damit auch die regionale Sonneneinstrahlung beeinflusst. In einer dieser Warmzeiten könnten in der südlichen Utopia Planitia und anderen Gebieten zumindest zeitweilig Temperaturen geherrscht haben, bei denen salzhaltiges Grundwasser flüssig bleibt.

Wasser für künftige Mars-Astronauten?

Die neuen Ergebnisse haben aber auch potenzielle Bedeutung für künftige bemannte Marsmissionen: „Die Landestelle von Zhurong und andere Gebiete der nördlichen Ebenen könnten erhebliche Mengen an nutzbarem Wasser in Form von hydratisierten Mineralen und unter der Oberfläche liegendem Eis aufweisen, die bei der künftigen Marserkundung als Vor-Ort-Ressource dienen könnten“, betont das Forschungsteam. (Science Advances, 2022; doi: 10.1126/sciadv.abn8555)

Quelle: American Association for the Advancement of Science (AAAS)

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