NASA-Rover Curiosity entdeckt Hinweise, was den Mars verdorren ließ: Ausgerechnet Wasser machte ihn zur Wüste

Curiosity erforscht seit einigen Jahren den Gale-Krater auf dem Mars. Aus ihm stammen die neuen brisanten Daten. (Bildquelle: NASA/JPL-Caltech und

Im Boden des Mars liegt seine Vergangenheit begraben. Eine einst erdähnliche Welt verwandelte sich in eine lebensfeindliche Wüste. Was war passiert? Seit drei Jahrzehnten setzten wir unsere Spürnasen darauf an: Rover wie Curiosity.

Er hat nun im Gale-Krater ein lange gesuchtes Puzzlestück entdeckt: den verschwunden Kohlenstoff aus der Atmosphäre. Einst erwärmte es in Form von Kohlenstoffdioxid (CO₂) den Mars, ehe das Gas bisher spurlos verschwand. Der Übeltäter scheint laut einer Gruppe renommierter Forscher gefunden: Wasser trocknete den Mars aus und ließ vielleicht alles Leben verdorren.

Aus der Luft studierte der NASA-Helikopter Ingenuity den Mars – ehe er abstürzte, was zur ersten Flugunfall-Untersuchung auf einem fremden Planeten führte. Doch seine Geschichte ist nicht zu Ende.

5:15 NASA-Video aus dem Jahr 2009: Wie der Klimawandel die Ozeane beeinflusst

Wie Wasser den Mars verdorrte

Forscher von der Universität Chicago sowie weitere der NASA erklären in einem Paper, wie der Mars seine eigene Atmosphäre aufsaugte.

Dahinter steckt ein sogenannter negativer Rückkopplungsmechanismus. Das heißt vereinfacht: A führt zu B, was wiederum A beendet.

Nach Modellen, die von gesammelten Daten der Curiosity-Mission gestützt werden, könnte der Trocknungsmechanismus so ausgesehen haben. Das alles ereignete sich wahrscheinlich vor etwa drei Milliarden Jahren.

• Vulkanismus bringt Kohlenstoffdioxid an die Oberfläche.
• Hierdurch verdichtet sich die Atmosphäre, Luftdruck baut sich auf.
• Zudem ist CO₂ ein Klimagas, es speichert effizient Wärme.
• Die Sonne gewinnt in ihrer Jugend rasch an Stärke (rund 10 Prozent pro eine Milliarde Jahre)
• Die Atmosphäre des jungen Mars heizt sich auf und kann große Mengen an flüssigem Wasser beheimaten.
• Das Wasser bindet CO₂ und bildet daraus am Grund der Gewässer Sedimentgestein, sogenannte Karbonate. Diese hat der Curiosity-Rover im Gale-Krater entdeckt.
• Hierdurch verliert die Lufthülle an Dichte und kann weniger Wärme speichern.

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Solange jetzt weiter CO₂ durch Vulkanismus freigesetzt wird, kann Wasser – wenigstens lokal in kleinen Oasen – bestehen bleiben. Sobald aber die Strömungen im Kern aufgrund der Abkühlung des Mars zum Erliegen kommen und als Folge davon der Vulkanismus ausbleibt, fällt der Eintrag von Kohlenstoffdioxid weg.

• Die Ozeane saugen das CO₂ fortwährend weiter aus der Atmosphäre.
• Das Magnetfeld brach bereits früher, vor spätestens 3,7 Milliarden Jahren, zusammen.
• So konnte zusätzlich Wasserdampf ins All entkommen, fortgerissen durch Sonnenwinde, denen kein Magnetschutzschirm mehr Widerstand leistete.
• Heute herrschen auf dem Mars durchschnittlich Minus 60 Grad Celsius und 6 bis 7 Millibar Luftdruck (Erde: 1013,25 Millibar und 15 Grad Celsius, Tendenz steigend)
• Es blieb nur begrenzt Wasser übrig. Oberirdisch verwandelte sich der Mars in die uns heute vertraute rötlich-braune Wüste. Andere Forscher haben inzwischen herausgefunden, dass der Planet aber heute noch dem Wasser seine heutige Rostfärbung verdankt.

Wo ist Wasser heute noch auf dem Mars nachweisbar?

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• Wasserdampf kommt in winzigen Anteilen (weniger als 0,05 Prozent) noch in der Atmosphäre vor.
• Wasser liegt vor allem in höheren Breitengraden als Eis im Boden vor (via Spiegel).
• Die Pole des Mars sind von dickem Eis bedeckt. Allerdings ist es durchmischt mit gefrorenem Kohlenstoffdioxid und Staub (via DLR).
• In tiefen Kratern befinden sich Wassereisvorkommen, die einige Dutzend Zentimeter dick sind, aber auch größere Bodenflächen bedecken. Sie sind hier geschützt vor der Sonne (via DLR).
• Flüssiges Wasser wurde unterhalb großflächiger Eisvorkommen am Südpol entdeckt (via Deutschlandfunk).
• In warmen Jahreszeiten tritt es auch kurzzeitig fließend auf der Oberfläche in schmalen, stark salzhaltigen Rinnsalen auf. Dabei handelt es sich quasi um Salzkristalle, die durch atmosphärischen Wasserdampf gelöst werden (via National Geographic).

Wassereis verdampft auf dem Mars übrigens direkt, anstatt erst zu schmelzen, auch Sublimation genannt. Verantwortlich hierfür ist der geringe Luftdruck.

Eine Studie legt ferner nahe, dass es im Untergrund des Mars genügend Wasser geben könnte, um den ganzen Planeten kilometertief zu fluten. Wir haben Forscher gefragt, was dran ist:

Tief unter der Oberfläche des Mars soll genug Wasser verborgen sein, um den ganzen Planeten kilometertief zu fluten - wir haben Forscher gefragt, was dran ist

von Gerald Weßel

Kehrt das Mars-Wasser irgendwann zurück zur Oberfläche?

Das Modell gibt jedoch Anlass zur Annahme, dass der Mars kurze Perioden mit flüssigem Wasser erlebt. Wenn, dann würden solche Wasseroasen aber nur äußerst begrenzt vorkommen. Auf sie folgen wohl stets 100 Millionen Jahre lange Phasen der vollkommenen Dürre. Wie exakt der Mars sich aber auch nur lokal wieder mit fließendem Wasser zeigen könnte, ist derzeit noch unklar.

Allerdings sollte solch ein Rhythmus keine Hoffnung für Leben aufkeimen lassen. Derart ausgedehnte Epochen der Feindlichkeit können nach heutigem Wissensstand kaum etwas überleben und dann erneut gedeihen – höchstens hartnäckigste Bakterien im Untergrund.

Dafür müsste aber vor allem die Atmosphäre erneut an Dichte gewinnen. Dies könnte durch einen aufflammenden Vulkanismus geschehen.

Derzeit erscheint der Mars nach allen uns vorliegenden Daten als weitestgehend innerlich erstarrt. Einzig Spannungen in der Marskruste scheinen für die regelmäßig registrierten Marsbeben verantwortlich. Sie rühren nach aktuellen Annahmen von der Schrumpfung des Planeten um 0,002 Millimeter pro Jahr her. Sie sind eine Folge der Abkühlung des Mars, die von außen nach innen verläuft (via DLR).

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In mehreren Milliarden Jahren wird eventuell auch der Marskern komplett erstarren, heute brodelt er noch mit 1.600 Grad Celsius. Der Erdkern ist rund viermal so heiß, was in etwa der Oberflächentemperatur der Sonne entspricht.

Und wer weiß: Vielleicht bringt die gesteigerte Sonnenstrahlung während der kommenden Milliarden Jahre eine zweite Blüte des Mars mit sich – solange er erneut für eine respektable Lufthülle sorgt.

Aber da sprechen wir über die Endzeit unseres Sonnensystems, wie wir es kennen. Die weiter innen liegende Erde wäre dann längst von der sich aufblähenden Sonne verbrannt, wie auch die Venus – der extremste Gegensatz zum Mars.

Das Geschwister-Trio: Drei Schicksale im Sonnensystem

Im Kern ähneln sich die Geschichten der drei Geschwister-Planeten im Sonnensystem frappierend: Venus, Erde und Mars. In ihren Atmosphären ist oder war in der Vergangenheit reichlich Kohlenstoffdioxid. Nur gabelte sich ihre Entwicklung: Auf der Erde stellt sich ein natürliches Gleichgewicht zwischen Freigabe von Kohlenstoff und seiner Sedimentierung durch Pflanzen und Gewässer ein.

Auf dem Mars kam der Recyclingmechanismus für Kohlenstoff zum Erliegen und auf der sonnennahen Venus verkochte die extreme Hitze in der Kindheit des Sonnensystems alles an Wasser.

Hier konnten sich so nach aktuellen Daten kaum Karbonate ausbilden, da die Temperaturen zu hoch waren. Der Wasserdampf versiegelte die massive Ansammlung von Wärmeenergie zusätzlich. Das CO₂ aus den im Gegensatz zum Mars noch heute aktiven Vulkanen verstärkt den Zustand weiter.

Quizfrage: Auf einem der drei Planeten gibt es eine Spezies von Trockennasenaffen, die darin brilliert, Minivulkan zu spielen. Sie holt reichlich Kohlenstoff aus dem Boden und pumpt ihn mittels eisernen oder steinernen Schloten in die Atmosphäre. A ist Venus, B ist Erde, C ist Mars. Stimmt gerne in den Kommentaren ab!