Wissenschaft

Wasser auf dem Mars kann in der Erdkruste eingeschlossen sein und nicht im Weltraum verloren gehen

Der Mars hatte Wasser – bis es nicht mehr geschah. Wissenschaftler glauben, dass der Planet vor etwa vier Milliarden Jahren erhebliche Mengen an flüssigem Wasser auf seiner Oberfläche hatte, genug, um Flüsse, Seen, Meere und sogar Ozeane zu bilden – und vielleicht auch das Leben zu unterstützen. Aber in den nächsten Milliarden Jahren passierte etwas, das zum Verlust dieses Wassers von der Oberfläche führte, bis nur noch das kalte, trockene Ödland einer Welt übrig blieb, die wir heute sehen. Warum und wie das passiert ist, bleibt ein Rätsel. “Wir wissen nicht genau, warum der Wasserstand gesunken ist und der Mars trocken geworden ist”, sagte Eva Scheller vom California Institute of Technology.

In den letzten Jahren deuteten die Ergebnisse des NASA-Raumfahrzeugs MAVEN, das den Mars umkreist, auf die Ursache dieser Wassermangel hin kann atmosphärischer Verlust gewesen seinVor langer Zeit verlor der Mars aus unbekannten Gründen sein starkes Magnetfeld und setzte den Planeten Eruptionen der Sonne aus, die die Atmosphäre erodierten. Infolgedessen entkam ein Großteil der Luft vom Mars in den Weltraum und trug vermutlich den größten Teil des Wassers des Planeten mit sich. Aber in einem neuen Artikel, der diese Woche im Journal veröffentlicht wurde Wissenschaft, Scheller und ihre Kollegen argumentieren, dass dieser Prozess allein die aktuelle Dürre des Mars nicht erklären kann. Stattdessen sagen sie, dass ein erheblicher Teil des Wassers des Planeten – zwischen 30 und 99 Prozent –zog sich in die Kruste zurück, wo es heute noch ist, in einem Prozess, der als Krustenhydratation bekannt ist.

‘Dieser Verlust [to space] sollte wirklich groß sein, um den Verlust des gesamten Marswassers zu erklären “, sagte Bethany Ehlmann von Caltech, Mitautorin der Studie, auf einer Pressekonferenz auf der virtuell veranstalteten Lunar and Planetary Science Conference in dieser Woche, auf der die Untersuchung stattfand . vorgestellt. “Wir haben erkannt, dass wir die Beweise aus den letzten 10 bis 15 Jahren der Marserkundung in Bezug auf die Art des Wassers in der Marskruste berücksichtigen müssen.”

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Anhand dieser Beweise aus verschiedenen Mars-Missionen stellte das Team fest, dass die atmosphärische Verlustrate heute nicht ausreicht, um das Verschwinden des gesamten Marswassers zu erklären.

Darüber hinaus stimmte das beobachtete Verhältnis von Deuterium zu Wasserstoff in der Marsatmosphäre – ein wichtiger Hinweis für die Aufarbeitung seiner wässrigen Vergangenheit – nicht mit der Tatsache überein, dass das gesamte Wasser des Planeten im Weltraum verloren ging. Während Wasserstoff leicht genug ist, um leicht aus der Schwerkraft eines Planeten herauszurutschen, kann das schwerere Isotop Deuterium des Elements dies nicht. Ein relativer Deuteriummangel in der Atmosphäre deutet daher darauf hin, dass auf diese Weise möglicherweise weniger Wasser verloren gegangen ist als bisher angenommen. Eine alternative Erklärung war erforderlich.

Die Hydratation der Erdkruste – die Einbeziehung von Wasser in die Kristallstruktur von Mineralien – ist eine natürliche Wahl für diese Aussage. Tatsächlich wurde es zuvor als wichtiger Mechanismus für den Wasserverlust auf dem Mars vorgeschlagen. Verschiedene Beweise zeigen schlüssig, dass der Prozess an bestimmten Punkten in der Geschichte des Planeten stattgefunden haben muss. Beispielsweise zeigten Ergebnisse eines Neutronenspektrometer-Instruments auf dem Mars Odyssey-Raumschiff der NASA, das 2001 auf dem Planeten eintraf, dass “die Kruste im Grunde überall mindestens 2 Prozent Wasser enthielt”, sagt Ehlmann. “Im Äquator ist das Wasser in Böden und Felsen.” Spätere Ergebnisse des Mars Reconnaissance Orbiter der NASA bestätigten diese Ergebnisse und kartierten hydratisierte Mineralien auf der Marsoberfläche. “Es wurde sehr deutlich, dass es üblich und nicht selten war, Hinweise auf Wasserveränderungen zu finden”, fügt sie hinzu.

Dieses Szenario zur Hydratisierung der Erdkruste würde nicht bedeuten, dass der Mars ein Wunderland aus flüssigem Wasser in seinem Untergrund versteckt. Da das Wasser in Mineralien eingeschlossen wäre, könnte die Marskruste größtenteils mit Ton und hydratisierten Salzen angereichert worden sein. Die Tatsache, dass dieser Prozess uns nicht die Ozeane auf der Erde geraubt hat, hängt möglicherweise mit der Plattentektonik zusammen, die es ermöglicht, das von Gesteinen eingeschlossene Wasser durch vulkanische Aktivität effizient freizusetzen. Auf einem Planeten ohne Plattentektonik wie dem Mars würde dieses Wasser jedoch eingeschlossen bleiben.

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Wenn der aktuelle atmosphärische Verlust vom Mars derselbe ist wie vor langer Zeit, dürfte die Krustenhydratationszahl näher an der 99-Prozent-Schätzung liegen, sagt Scheller. „Aber wo wir Unsicherheit bekommen, ist, wie die atmosphärische Struktur des Mars aussah [in the past]”, sagt sie.” Es gibt mehrere Elemente, die dazu führen können, dass der Platzverlust ziemlich hoch ist. “Ein möglicher Weg sind Marsstaubstürme, und Sie können. Verlustraten dramatisch erhöhen, sagte Paul Mahaffy, Direktor der Abteilung zur Erforschung des Sonnensystems am Goddard Space Flight Center der NASA und Hauptforscher von Instrumenten für den Curiosity Rover auf der Oberfläche von Mars und MAVEN. Während eines globalen Staubsturms könnten „ein Jahr Wasserstoff in nur 45 Tagen aus dem Wasser verloren gehen. Also die Geschichte des Wasserverlustes im Laufe der Zeit [on Mars] ist komplex und nicht vollständig begrenzt. “”

So hoch die Verlustrate auch war, es wäre “eine erhebliche Menge Wasser in die Kruste geflossen”, sagt Scheller – wahrscheinlich mehr als die Hälfte der Gesamtmenge des Planeten. Das Team schätzt, dass der Mars durch diesen Prozess in der Noachischen Periode des Planeten, die sich vor 4,1 bis 3,7 Milliarden Jahren erstreckt, zwischen 40 und 95 Prozent seines Wassers verloren hätte. Aber auch später in der Geschichte des Mars, Ausbrüche vulkanischer Aktivität hätte einen Teil der unterirdischen Feuchtigkeit recyceln können, was der Bewohnbarkeit des Planeten möglicherweise einen dringend benötigten Schub verleihen könnte. “Möglicherweise haben Sie eine episodische Bewohnbarkeit”, sagte Michael Meyer, Chefwissenschaftler des Mars Exploration Program der NASA am NASA-Hauptsitz in Washington, DC. [volcanic] Preise waren. Wir glauben, dass Wasser vor 3,5 Milliarden Jahren verfügbar war. Was ist mit vor drei Milliarden Jahren? “”

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Zu verstehen, wie und wann der Mars sein Wasser verloren hat, ist daher entscheidend, um zu wissen, ob und wie lange Leben existiert haben könnte. “Die Persistenz von Oberflächenwasser kann für den möglichen Ursprung und die Existenz von Leben auf dem Mars sehr relevant sein”, sagt Mahaffy. Aktuelle und zukünftige Missionen können uns helfen, die Frage besser zu beantworten. Eine solche Anstrengung ist die International Mars Ice Mapper Mission, eine Zusammenarbeit zwischen der NASA, Japan, Kanada und Italien mit einem geplanten Start im Laufe dieses Jahrzehnts. „Obwohl es so konzipiert ist, dass es selbst nach Wasser sucht, kann es Ihnen etwas geben [subsurface] Schichten “, sagt Meyer. “Und wenn Sie wissen, was die Ebenen sind, können Sie einige Volumenberechnungen durchführen.”

In der Zwischenzeit könnte der Perseverance-Rover der NASA, der letzten Monat auf dem Mars gelandet ist, auch nützliche Ergebnisse darüber liefern, wie stark hydratisierte Mineralien am Landeplatz Jezero Crater vorhanden sind. Noch wichtiger ist, dass Proben gesammelt werden, die dazu beitragen können, dieses Problem weiter zu untersuchen, sobald sie im nächsten Jahrzehnt auf die Erde zurückkehren. “Dadurch können wir das Verhältnis von Deuterium zu Wasserstoff im Wasser messen”, sagt Meyer. Das wird uns helfen herauszufinden, welche Teile des Mars uralt sind [were like]

Lili Falk

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