Das Rätsel um die fehlende Atmosphäre des Mars

Die fehlende Atmosphäre des Mars: Versteckt sie sich direkt vor unseren Augen?

Laut einer neuen Studie des MIT könnte die einst dichte Atmosphäre des Mars in Tonablagerungen gebunden sein, die einen Großteil des fehlenden Kohlendioxids speichert.

Der Mars war nicht immer der kalte Wüstenplanet, den wir heute kennen. Vor Milliarden Jahren könnte er eine dichte Atmosphäre besessen haben, die flüssiges Wasser ermöglichte. Doch vor etwa 3,5 Milliarden Jahren verschwand dieses Wasser, und die dichte Mars-Atmosphäre schrumpfte auf die schwache Schicht, die heute die Oberfläche umhüllt. Forscher vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) vermuten nun, dass die fehlende Atmosphäre möglicherweise in den Tonablagerungen des Mars gefangen ist.

Atmosphäre in Ton gebunden?

In einer Studie, veröffentlicht in Science Advances, stellen die MIT-Geologen Oliver Jagoutz und Joshua Murray die These auf, dass die Atmosphäre des Mars in die tonhaltige Kruste des Planeten eingezogen sein könnte. Während Wasser vor Milliarden Jahren durch die Mars-Oberfläche strömte, könnte es mit bestimmten Gesteinsarten reagiert haben und dabei eine Kette von chemischen Prozessen ausgelöst haben, die Kohlendioxid aus der Atmosphäre zog und in Methan verwandelte. Dieses Methan könnte sich dann über Jahrmillionen im Ton des Planeten angesammelt haben.

„Auf Grundlage unserer Erkenntnisse von der Erde haben wir gezeigt, dass ähnliche Prozesse wahrscheinlich auch auf dem Mars abliefen“, erklärt Jagoutz. Der Ton, insbesondere der als Smektit bekannte Ton, habe ein großes Potenzial, Kohlenstoff zu speichern. Laut den Forschern könnten bis zu 80 Prozent der ursprünglichen Mars-Atmosphäre in dieser Weise gebunden sein.

Potenzial für zukünftige Marsmissionen

Laut den Forscher des MIT könnten diese im Mars-Boden gespeicherten Kohlenstoffe eines Tages als Energiequelle für zukünftige Missionen genutzt werden. „Dieses Methan könnte noch vorhanden sein und vielleicht sogar als Energiequelle auf dem Mars in der Zukunft genutzt werden“, so Jagoutz weiter. Ein spannender Gedanke für zukünftige Marsmissionen, die davon profitieren könnten, den im Ton gebundenen Kohlenstoff zu extrahieren und als Treibstoff zu verwenden.

Parallelen zur Erde

Das Forscherteam stützte seine These auf geologische Prozesse, die auch auf der Erde zu beobachten sind. In bestimmten Regionen der Erde ziehen ähnliche Gesteine, wenn sie Wasser ausgesetzt sind, große Mengen Kohlendioxid aus der Atmosphäre und speichern es. Die Mars-Atmosphäre könnte auf ähnliche Weise verschwunden sein.

Mehr zum Thema Mars:

Eine weitere Parallele fanden die Forscher in der Struktur des Mars-Bodens. Smektit-Ton, der auch auf der Erde existiert, ist bekannt dafür, Kohlenstoff in seinen mikroskopischen Falten über lange Zeiträume zu speichern. Laut Jagoutz ist es möglich, dass die Smektit-Schicht auf dem Mars bis zu 1,7 Bar Kohlendioxid gespeichert habe – ein Druck, der 80 Prozent von dem der ursprünglichen Mars-Atmosphäre entspreche.

Fehlen von Plattentektonik

Im Gegensatz zur Erde, wo tektonische Aktivität diese Prozesse antreibt, besitzt der Mars keine aktive Plattentektonik. Dennoch entwickelten die Forscher ein Modell, das zeigt, wie Wasser und ultramafisches Gestein auf dem Mars, das reich an Olivin ist, über Milliarden Jahre hinweg zu einer langsamen Umwandlung führte. Diese Reaktion habe die Bildung von Methan und schließlich die Bindung von Kohlenstoff im Ton ermöglicht.

Joshua Murray, der Hauptautor der Studie, erklärte: „Zu dieser Zeit in der Geschichte des Mars war Kohlendioxid wahrscheinlich überall, und Wasser, das durch die Gesteine sickerte, war ebenfalls voll davon.“ Diese Interaktion habe zur Oxidation des Eisens in den Gesteinen geführt. Dadurch entstand auch die charakteristische rote Farbe des Mars.

Ein tiefer Einblick in die Mars-Oberfläche

Die Forscher schätzen, dass die Smektit-Schicht auf dem Mars bis zu 1.100 Meter dick sein könnte. Diese Tonablagerung könnte ausreichend Methan gespeichert haben, um einen großen Teil des verschollenen Kohlendioxids der Mars Atmosphäre zu erklären. „Wir kommen zu dem Schluss, dass Schätzungen der globalen Tonmengen auf dem Mars mit der Annahme übereinstimmen, dass ein erheblicher Teil des ursprünglichen CO2 des Mars in Form organischer Verbindungen in der tonreichen Kruste gebunden ist“, erklärt Murray. Diese Entdeckung könnte erklären, wohin ein großer Teil der Mars Atmosphäre verschwunden ist.

Dieses Schema veranschaulicht die fortschreitende Veränderung eisenhaltiger Gesteine auf dem Mars, wenn diese mit CO2-haltigem Wasser aus der Atmosphäre in Kontakt kommen. Über mehrere Milliarden Jahre hinweg könnte dieser Prozess genug CO2 in Form von Methan in der Tonoberfläche gespeichert haben, um den größten Teil des CO2-Verlusts in der frühen Atmosphäre des Planeten zu erklären. © Courtesy of Joshua Murray, Oliver Jagoutz, et al / MIT

Zukünftige Forschungen

Die Wissenschaftler planen, weitere Analysen durchzuführen. So wollen sie besser verstehen, wie viel von der Mars-Atmosphäre tatsächlich in den Tonablagerungen gespeichert ist und ob diese Ressourcen für zukünftige Marsmissionen genutzt werden könnten. Sollten die Vermutungen bestätigt werden, könnte der Mars eines Tages als Rohstoffquelle für interplanetare Reisen dienen.

Was du dir merken solltest:

Eine Studie des MIT zeigt, dass ein Großteil der ursprünglichen Mars-Atmosphäre in den Tonablagerungen des Planeten gebunden sein könnte.
Chemische Reaktionen mit Wasser könnten Kohlendioxid in Methan umgewandelt haben, das im Mars-Ton gespeichert wurde.
Diese Entdeckung liefert wichtige Hinweise auf die Entwicklung des Mars und potenzielle Ressourcen für zukünftige Missionen.