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Der Mars war einst nass, mit Wasser im Wert eines Ozeans auf seiner Oberfläche.
Heute ist der größte Teil des Mars so trocken wie eine Wüste, abgesehen von Eisablagerungen in seinen Polarregionen. Wo ist das restliche Wasser geblieben?
Ein Teil davon verschwand im Weltraum. Wassermoleküle, die von Sonnenwindpartikeln zertrümmert wurden, zerbrachen in Wasserstoff- und Sauerstoffatome, und diese, insbesondere die leichteren Wasserstoffatome, schossen aus der Atmosphäre und verloren sich im Weltraum.
Aber das meiste Wasser, so das Fazit einer neuen Studie, ging nach unten und wurde in die Felsen des roten Planeten gesaugt. Und dort bleibt es, eingeschlossen in Mineralien und Salzen. Tatsächlich könnten bis zu 99 Prozent des Wassers, das einst auf dem Mars floss, immer noch dort sein, schätzten die Forscher in einem Artikel, der diese Woche in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde.
Daten aus den letzten zwei Jahrzehnten von Robotermissionen zum Mars, einschließlich des NASA-Rover Curiosity und des Mars Reconnaissance Orbiter, zeigten eine weite Verbreitung dessen, was Geologen als hydratisierte Mineralien bezeichnen.
„Es wurde sehr, sehr deutlich, dass es üblich und nicht selten war, Hinweise auf eine Wasserveränderung zu finden“, sagte Bethany L. Ehlmann, Professorin für Planetenwissenschaften am California Institute of Technology und eine der Autoren der Studie.
Dr. Ehlmann sagte bei einer Pressekonferenz am Dienstag auf der Lunar and Planetary Science-Konferenz, dass, wenn das Gestein durch flüssiges Wasser verändert wird, Wassermoleküle in Mineralien wie Ton eingebaut werden. „Wasser wird effektiv in der Kruste eingeschlossen“, sagte sie.
Um ein Gefühl für die Wassermenge zu bekommen, sprechen Planetenwissenschaftler von einer „globalen Äquivalentschicht“ – das heißt, wenn der Mars zu einer einheitlichen, konturlosen Kugel geglättet wäre, wie tief wäre das Wasser gewesen?
Die Wissenschaftler schätzten, dass die Tiefe 100 bis 1.500 Meter oder 330 bis 5.000 Fuß betragen hätte.
Die wahrscheinlichste Tiefe betrug etwa 2.000 Fuß, sagten sie, oder etwa ein Viertel so viel Wasser wie im Atlantischen Ozean.
Die Daten und Simulationen zeigten auch, dass das Wasser vor drei Milliarden Jahren fast vollständig verschwunden war, ungefähr zu der Zeit, als das Leben auf der Erde aus einzelligen Mikroben in den Ozeanen bestand.
„Das bedeutet, dass der Mars schon ziemlich lange trocken war“, sagte Eva Scheller, eine Caltech-Doktorandin und Hauptautorin des Science-Artikels.
Heute gibt es immer noch Wasser, das einem globalen Ozean von 65 bis 130 Fuß Tiefe entspricht, aber das ist größtenteils in den polaren Eiskappen gefroren.
Planetenforscher staunen seit langem über uralte Beweise für fließendes Wasser, das in die Marsoberfläche geschnitzt ist – gigantische Schluchten, Ranken gewundener Flusskanäle und Deltas, in denen die Flüsse Sedimente in Seen ausspuckten. Perseverance, der neueste Roboter-Marsforscher der NASA, der letzten Monat im Jezero-Krater gelandet ist, wird zu einem Flussdelta an seinem Rand geleitet, in der Hoffnung, Anzeichen von früherem Leben zu finden.
Ohne eine Zeitmaschine gibt es keine Möglichkeit, direkt zu beobachten, wie viel Wasser sich vor mehr als drei Milliarden Jahren auf einem jüngeren Mars befand. Aber die Wasserstoffatome, die heute in der Atmosphäre des Mars schweben, bewahren einen gespenstischen Hauch des alten Ozeans.
Auf der Erde ist etwa eines von 5.000 Wasserstoffatomen eine als Deuterium bekannte Version, die doppelt so schwer ist, weil ihr Kern sowohl ein Neutron als auch ein Proton enthält. (Der Kern eines gewöhnlichen Wasserstoffatoms hat nur ein Proton, keine Neutronen.)
Aber auf dem Mars ist die Konzentration von Deuterium deutlich höher, etwa eins zu 700. Wissenschaftler des NASA Goddard Space Flight Center, die diesen Befund im Jahr 2015 berichteten, sagten, dass dies verwendet werden könnte, um die Wassermenge zu berechnen, die der Mars einst hatte. Der Mars begann wahrscheinlich mit einem ähnlichen Verhältnis von Deuterium zu Wasserstoff wie die Erde, aber der Deuteriumanteil nahm im Laufe der Zeit zu, als das Wasser verdunstete und Wasserstoff an den Weltraum verloren ging, da das schwerere Deuterium weniger wahrscheinlich aus der Atmosphäre entweicht.
Das Problem mit dieser Geschichte, sagte Renyu Hu, ein Wissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA und ein weiterer Autor des aktuellen Science-Papiers, ist, dass der Mars nicht schnell genug Wasserstoff verloren hat. Messungen des Mars Atmosphere and Volatile Evolution Orbiter oder MAVEN der NASA haben gezeigt, dass die aktuelle Rate, extrapoliert über vier Milliarden Jahre, „nur einen kleinen Bruchteil des Wasserverlustes ausmachen kann“, sagte Dr. Hu. „Das reicht nicht aus, um die große Austrocknung des Mars zu erklären.“
Das führte dazu, dass die neue Forschung zu dem Schluss kam, dass ein Großteil des Wassers in die Felsen gelangte.
„Dies ist eine sehr interessante neue Studie, in der viele Prozesse kombiniert werden, um alternative Szenarien für das Schicksal des Wassers auf dem Mars bereitzustellen“, schrieb Geronimo Villanueva, einer der NASA-Wissenschaftler, der die früheren Deuteriummessungen durchführte, in einer E-Mail. „Dies eröffnet die Möglichkeit einer noch feuchteren Vergangenheit, und dass die Felsen auf dem Mars jetzt mehr Wasser enthalten, als wir ursprünglich dachten.“
Das Wasser würde den Siedlern von der Erde jedoch wahrscheinlich nicht viel nützen. „Die Wassermenge in einem Felsen ist sehr gering“, sagte Frau Scheller.
Um in Mineralien eingeschlossenes Wasser freizusetzen, müssen sie auf hohe Temperaturen erhitzt werden. „Wir müssten eine sehr große Menge Gestein kochen, um irgendetwas zu haben, das hilfreich wäre“, sagte Frau Scheller.
Elon Musk, der Gründer von SpaceX, der davon träumt, eines Tages Kolonisten zum Mars zu schicken, hat darüber nachgedacht, Atombomben auf dem Mars zu zünden, um die Eiskappen zu schmelzen und den Planeten zu erwärmen, um ihn gastfreundlicher zu machen. Diese Explosionen würden auch einen Teil des Wassers in den hydratisierten Mineralien freisetzen, obwohl Frau Scheller es ablehnte, zu spekulieren, wie viel.
Michael A. Meyer, der leitende Wissenschaftler des Mars-Explorationsprogramms der NASA, sagte: „Ich möchte nur erwähnen, dass die Atombombe auf einem Planeten normalerweise kein guter Weg ist, ihn bewohnbarer zu machen.“
Auch auf der Erde wird Wasser von Gesteinen aufgenommen, bleibt dort aber nicht unbegrenzt. Die Bewegung der Erdkruste drückt Gesteine in den Mantel, wo sie schmelzen, und dann kommt das geschmolzene Gestein – und Wasser – durch Vulkane wieder nach oben. Auf dem Mars scheint Vulkanismus, wie flüssiges Wasser, vor langer Zeit verschwunden zu sein.
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