Ist der Mars wie die Sahara?

05.07.2004

Die Spuren des Marswassers

Dass es einst Wasser auf dem Mars gab, haben die neuesten Untersuchungen der Marssonden ergeben. Doch hatte er eher ein Dschungel- oder ein Polarklima?

Der beste Indikator für das Leben auf einem Planeten ist die Existenz von Wasser. Dazu erwarten wir Rinnsale, Bäche, Flüsse und natürlich die Reservoirs, wie Seen und Meere. Bilder von den Sonden, die zur Erkundung des Mars ausgeschickt wurden, ließen lange solche geographischen Besonderheiten vermissen. Eis und Wasserdampf galten als besonders hoffnungsvolle Zeichen, weil Wasser gefrieren und schmelzen kann, oder kondensieren und verdampfen. Inzwischen liegen uns neue Fotos vor, die vom "Mars Odysseus"-Orbit geliefert wurden. Vieles spricht für den Bezug zu unserer Erde, doch ebenso vieles muss durch weitere Erforschungen erst bewiesen werden.

Neue Erkenntnisse aus Paris

Nicolas Mangold und seine Kollegen von der Universität Paris haben zahlreiche Bilder ausgewertet und in Science vorgestellt. Er stützt sich auf die Untersuchungen des "Thermal Emission Imaging System" (THEMIS). Dieses Instrument sucht den Mars im Sichtbaren wie im infraroten Licht ab. Bisher wurden schon 99,7 Prozent im Infrarot dargestellt und 15 Prozent im sichtbaren Bereich. Außerdem hat THEMIS Hervorragendes geleistet und Schnee auf den Marshügeln sowie Wasser nahe dem Südpol entdeckt. Zusätzlich entstanden ausgezeichnete Karten des Mars.

Die Verzweigungen im westlichen Melas Chasma - Originalbilder und schematische Wiedergabe (Bild

Das Netzwerk der Valles Marineris entspricht am ehesten einem flussähnlichen System der Erde. Auf dem Mars gibt es dazu zwei typische Formen: das lange Kanalnetz mit wenigen Zuflüssen, und das aufgefächerte Netz, das von zahlreichen Verbindungen beherrscht wird. Ersteres ist ähnlich wie auf der Erde und entspricht den Verhältnissen in Colorado, Utah: das fließende Wasser erodierte die Täler auf 1-3 km Tiefe. Ferner gibt es ein beachtliches Netz von Verzweigungen und letztlich Abflüssen. Die Art der Verästelung wird als Beweis für die Sichtweise angesehen, dass sie vom Regenwasser unterhalten wurden. Zudem spricht die Art der Kanäle und die meandrierende Form der Verästelungen für eine lange Zeit, in der die Regenperiode einwirken konnte. Wenn danach der Flugsand in die Verzweigungen einzieht, ähnelt der Befund jenem markanten Beispiel aus der Sahara.

Vergleichende Aufnahmen von der Sahara (a) und Colorado (b) (Bilder

Gegenwärtig gelten die Polkappen des Mars als die größten Wasserreservoire. Zunächst ist vermutet worden, nur der Nordpol sei eishaltig. Inzwischen haben die Mars Odyssey und der Mars Global Surveyor nachgewiesen, dass auch der Südpol eine Eisschicht trägt, die von dünnem CO2 überzogen ist.

Gammaspektrometer-Daten zeigen, welche Fülle von Wasserstoff rund um die Pole eingelagert ist. Daraus folgern Mark Richardson und seine Kollegen, dass die Eisablagerungen quasi eine Eisdecke schaffen, die unter der Oberfläche verborgen und von Geröll und Staub überzogen ist (M. Richardson: Modelling the martian water cycle).

Zwischen den Polen

Das gewaltige Cañon-System der Valles Marineris wurde offenbar durch den Einfluss von Wasser modifiziert (M. Caplinger: Channels und Valleys). Nach Osten gehen die Cañons in chaotisches Terrain über, dem Ursprungsgebiet vieler Ausflusstäler, die sich über Tausende von Kilometern bis in die nördlichen Tiefebenen erstrecken. Sie setzen völlig abrupt in voller Breite ein und besitzen kein Zuflusssystem. Es wird vermutet, dass sie durch große Flutereignisse entstanden sind, sei es Vulkanismus oder Erdbeben.

Allerdings besitzt der Mars zwei unterschiedliche topografische Regionen. Im Süden trifft man auf kraterreiches Hochland, während der Norden von einer ausgedehnten und kraterarmen Tiefebene geprägt ist. Die südliche Hemisphäre heißt das "südliche Hochland", weil diese Region bis zu 3 Kilometer über dem Meeresspiegel liegt. Da außerdem der Norden nicht nur flach wie die Sahara ist, sondern die Zuflüsse nach Norden hin fließen, spricht vieles dafür, dass dieser Abschnitt einem großen Ozean oder zumindest großen Seen entspricht. Vor ungefähr 3,5 Milliarden Jahren fand ein Wärmeaustausch statt, der seitdem immer geringer wurde.

Falls die Oberflächenstruktur ähnlich der heutigen war, mußte ein Ozean nahezu ein Drittel des Planeten überziehen (S.M.Clifford and T.J.Parker: The evolution of the martian hydrosphere: Implications for the fate of a primordial ocean and the current state of the northern plains. Icarus 154: 40-79, 2001).

Wo ist das Wasser geblieben?

Doch wo ist das Wasser heute? Die Antwort könnte sich aus der Frage ergeben: war der Mars im Prinzip warm und feucht, oder war der Planet kalt und feucht?

Bei einem warmen und feuchten Planeten hätte Kohlendioxid einen Treibhauseffekt erzeugt. Damit hätte der Mars eine dichtere und wärmere Atmosphäre gefunden. Ähnlich wie auf der Erde wäre dadurch ein Wasserkreislauf in Gang gesetzt worden, der durch den Regen das System der Kanäle verstärkt. Nachdem sich der Planet abzukühlen begann, wäre der Ozean zugefroren und hätte eine Eisschicht erzeugt, die sich an den Polen festsetzt. In dem Moment, wo das Eis nahe der Oberfläche entsteht, hätte es dafür gesorgt, dass das Wasser im Inneren des Planeten von der Atmosphäre abgeschnitten wird. Damit wäre das Grundwasser isoliert und dementsprechend von dem Planeten konserviert worden.

Feucht ja, aber warm oder kalt?

Was aber, falls der Mars kalt und feucht war? Dann hätte das Wasser unter der Oberfläche gar Milliarden von Jahren überstanden. Dieses Wasser könnte unter dem Eis fließen. Oder es würde gefroren oder zum Teil absorbiert. Somit ist es möglich, dass ein gefrorener Anteil in der Tiefe nachweisbar wird, selbst wenn das Wasser zum größten Teil in die Polkappen aufgenommen wurde oder durch die Atmosphäre verloren gegangen ist.

Obwohl es scheint, als sei der Mars heute weitgehend von Eis überzogen, spricht vieles für einen in früheren Zeiten außerordentlich "feuchten" Planeten. Bis zum Nachweis oder Ausschluss, ob er warm oder kalt war, bedarf es noch weiterer Untersuchungen. Wenn, wie von Nicolas Mangold vermutet, Regenwasser eine große Rolle spielte, gibt es noch mehr Erklärungen für die Täler im südlichen Hochland. So zeigen die neuesten Untersuchungen an einem der großen Erhebungen, wie der Schneefall die akute Situation verändert.

"Wir sehen den Mars, ähnlich wie die Erde, in einer Periode zwischen den Eiszeiten" sagt James Head von der Brown Universität, Providence, Rhode Island. Ferner ist der Mars aus seinem Ruder gelaufen, indem er seine Achse verändert hat (Science 11, 234, 2003). Inwieweit damit die Veränderungen von Milliarden von Jahren bestimmt werden, ist noch ungewiss; immerhin werden im Jahr 2005 der "Mars Reconnaissance Orbiter" und weitere Raumsonden darüber Auskunft geben.

Marvin the Martian

Bis dahin bleibt es bei "Greetings Earthlings" (Seid gegrüßt, ihr Erdenmenschen). Mit diesem Spruch von Marvin, dem Marsbewohner wurden wir im gleichnamigen Cartoon ab 1948 willkommen geheißen. Allerdings hatte "Marvin the Martian" uns Menschen nicht besonders gerne, weil wir der Sicht auf die Venus im Weg standen und wollte deshalb die Erde sprengen. So, wie es halt üblich war in jenen Zeiten.

"Marvin the Martian" mit seiner Begrüßungsformel
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