Nasser Nachbar Mars hat eine feuchte Vergangenheit
Heute ist er geprägt von kalten Wüsten, doch in seiner Frühzeit waren womöglich große Teile des Mars von einem Ozean bedeckt. Wie der Rote Planet kurz nach seiner Entstehung vor 4,5 Milliarden Jahren ausgesehen haben könnte, haben US-Forscher nun errechnet. Ihre Ergebnisse stellen sie in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Science" vor.
Durch Messungen mit dem Weltraumteleskop "Fuse" konnten die Wissenschaftler den Anteil von molekularem Wasserstoff (H2), einem Reaktionsprodukt von Wasser, in der dünnen oberen Atmosphäre des Planeten ermitteln. "Unser Resultat bietet einen wichtigen Anhaltspunkt, um die Geschichte des Marswassers zu rekonstruieren", erklärt Vladimir Krasnopolsky von der Catholic University of America. "Wir können damit das Volumen des ursprünglichen Marsozeans schätzen."
Wie Krasnopolsky sein Kollege Paul Feldman von der Johns Hopkins University kalkuliert haben, war dieses Volumen beeindruckend: "Nach unseren Berechnungen würde die anfängliche Wassermenge auf dem Mars, wenn sie gleichmäßig über den Planeten verteilt werden könnte, einem globalen Ozean mit einer Mindesttiefe von 1,25 Kilometern entsprechen", sagt Krasnopolsky. Damit hätte der frühe Mars im Verhältnis zur Planetenmasse über mehr Wasser verfügt als die heutige Erde.
Wie sich große Wassermengen auf die heutige Gestalt des Planeten auswirken würden, konnten die Forscher mit den von der Nasa-Sonde "Mars Global Surveyor" gewonnenen topografischen Daten der Marsoberfläche simulieren: Fast die gesamte Nordhalbkugel, die den Messungen zufolge ein tiefes Becken darstellt, wäre von einem gigantischen Ozean überflutet.
Die Wirklichkeit sieht allerdings anders aus: Wenn es früher derart große Wasservorkommen auf dem Mars gab, ist ein Großteil davon ins Weltall entwichen. Eine zentrale Rolle spielt dabei eine Reaktion, die auch Krasnopolsky und Feldman die Schätzung ermöglichte: Aus Wasser (H2O) entsteht unter dem Einfluss der Sonnenstrahlung molekularer Wasserstoff, der in die Atmosphäre aufsteigt. Dort zerfällt das Molekül bei weiteren Reaktionen zu Atomen, von denen ein Teil der Schwerkraft des Planeten entkommen kann.
Dem gleichen Prozess unterliegt auch das so genannte schwere Wasser (HDO), das anstelle eines Wasserstoffatoms ein um ein Neutron schwereres Deuteriumatom besitzt. Auch die Zerfallsprodukte dieser Form des Wassers steigen in die Atmosphäre. Allerdings entschwindet atomares Deuterium, das dort bei Reaktionen entsteht, wegen seines höheren Gewichts schwerer als Wasserstoff ins Weltall. Weil mehr Deuterium in der Gashülle zurückbleibt, verändert sich mit der Zeit das Verhältnis der beiden Elemente.
Die Wissenschaftler kannten aus früheren Messungen den Deuteriumgehalt der Marsatmosphäre, deshalb konnten sie nach den jüngsten Beobachtungen die Konzentrationen von Deuterium und Wasserstoff vergleichen. Das wiederum ermöglichte ihnen eine Schätzung des Wassermenge, die ins All entweichen muss, um das heutige Verhältnis der beiden Substanzen zu erreichen.
