Die beste Region für das Leben auf dem Mars war meilenweit unter der Oberfläche.

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Neue Studie wirft Licht auf das unterirdische Abschmelzen von dickem Eis vor Milliarden von Jahren.

Eine von Rutgers geleitete Studie kommt zu dem Schluss, dass die bewohnbarste Region für Leben auf dem Mars bis zu mehreren Meilen unter der Marsoberfläche gelegen hätte, wahrscheinlich aufgrund des unterirdischen Schmelzens dicker Eisschichten, das durch Erdwärme angetrieben wurde.

Die Studie, die in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, könnte dazu beitragen, das so genannte Paradoxon der schwachen jungen Sonne zu lösen – eine nach wie vor bestehende Schlüsselfrage in der Marswissenschaft.

“Selbst wenn Treibhausgase wie Kohlendioxid und Wasserdampf in Computersimulationen in die frühe Marsatmosphäre gepumpt werden, haben die Klimamodelle immer noch Mühe, einen langfristig warmen und feuchten Mars zu unterstützen”, sagte der leitende Autor Lujendra Ojha, ein Assistenzprofessor in der Abteilung für Erd- und Planetenwissenschaften an der School of Arts and Sciences der Rutgers University-New Brunswick. “Ich und meine Koautoren schlagen vor, dass das schwache junge Sonnenparadoxon zumindest teilweise in Einklang gebracht werden könnte, wenn der Mars in seiner Vergangenheit eine hohe geothermische Wärme hatte.

Unsere Sonne ist ein massiver Kernfusionsreaktor, der durch die Verschmelzung von Wasserstoff zu Helium Energie erzeugt. Im Laufe der Zeit hat die Sonne die Oberfläche der Planeten in unserem Sonnensystem allmählich aufgehellt und erwärmt. Vor etwa 4 Milliarden Jahren war die Sonne viel schwächer, so dass das Klima des frühen Mars hätte gefrieren müssen. Die Marsoberfläche weist jedoch viele geologische Indikatoren auf, wie z.B. alte Flussbetten, und chemische Indikatoren, wie z.B. wasserbezogene Mineralien, die darauf hindeuten, dass der rote Planet vor etwa 4,1 bis 3,7 Milliarden Jahren (der Noachianischen Ära) reichlich flüssiges Wasser hatte. Dieser scheinbare Widerspruch zwischen der geologischen Aufzeichnung und den Klimamodellen ist das schwache junge Sonnenparadoxon.

Auf felsigen Planeten wie Mars, Erde, Venus und Merkur erzeugen wärmeproduzierende Elemente wie Uran, Thorium und Kalium durch radioaktiven Zerfall Wärme. In einem solchen Szenario kann durch das Schmelzen am Boden dicker Eisschilde flüssiges Wasser entstehen, auch wenn die Sonne schwächer war als jetzt. Auf der Erde zum Beispiel bildet die Erdwärme subglaziale Seen in Gebieten des westantarktischen Eisschildes, Grönlands und der kanadischen Arktis. Es ist wahrscheinlich, dass ein ähnliches Schmelzen dazu beitragen kann, das Vorhandensein von flüssigem Wasser auf dem kalten, gefrorenen Mars vor 4 Milliarden Jahren zu erklären.

Die Wissenschaftler untersuchten verschiedene Marsdatensätze, um herauszufinden, ob eine Erwärmung durch Erdwärme im Noachianischen Zeitalter möglich gewesen wäre. Sie zeigten, dass die für das unterirdische Schmelzen erforderlichen Bedingungen auf dem alten Mars allgegenwärtig gewesen wären. Selbst wenn der Mars vor 4 Milliarden Jahren ein warmes und feuchtes Klima gehabt hätte, mit dem Verlust des Magnetfeldes, der Ausdünnung der Atmosphäre und dem anschliessenden Absinken der globalen Temperaturen im Laufe der Zeit, wäre flüssiges Wasser möglicherweise nur in grossen Tiefen stabil gewesen. Daher könnte das Leben, falls es jemals auf dem Mars entstanden ist, dem flüssigen Wasser in immer größere Tiefen gefolgt sein.

“In solchen Tiefen könnte das Leben durch hydrothermale (Heiz-)Aktivität und Gestein-Wasser-Reaktionen aufrechterhalten worden sein”, sagte Ojha. “Der Untergrund könnte also die am längsten lebende bewohnbare Umgebung auf dem Mars darstellen”.

Das NASA-Raumschiff Mars InSight ist 2018 gelandet und könnte laut Ojha den Wissenschaftlern ermöglichen, die Rolle der Erdwärme für die Bewohnbarkeit des Mars während der Noachianischen Ära besser einzuschätzen.

Referenz: “Grundwasserproduktion durch geothermische Erwärmung auf dem frühen Mars und Auswirkungen auf die frühe Bewohnbarkeit des Mars” von Lujendra Ojha, Jacob Buffo, Suniti Karunatillake und Matthew Siegler, 2. Dezember 2020, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.abb1669

Wissenschaftler des Dartmouth College, der Louisiana State University und des Planetary Science Institute trugen zu der Studie bei.

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