Mars: Methan hält sich nur ein Jahr

Das Methan in der Atmosphäre des Mars zeigt starke saisonale Schwankungen und hält sich insgesamt weniger als ein Marsjahr lang. Das hat jetzt die erste Langzeitstudie der marsianischen Methanwerte ergeben. Am höchsten sind die Konzentrationen des Gases im Herbst und über den großen Vulkanen. Woher das Methan stammt und wie es abgebaut wird, ist aber noch immer unklar.

Die sehr dünne Atmosphäre des Mars besteht zu 95 Prozent aus Kohlendioxid, der Rest entfällt auf Stickstoff, Argon und Spurengase. Im Jahr 2003 stellten erdbasierte Teleskope erstmals fest, dass darunter auch geringe Mengen des Kohlenwasserstoffs Methan sind. Wenig später bestätigten dies auch Messungen der ESA-Sonde Mars Express und belegten darüber hinaus saisonale Veränderungen der Gaskonzentration. Woher jedoch dieses auf der Erde meist durch Bakterien, aber auch durch Landwirtschaft und Viehzucht erzeugte Treibhausgas stammt und welche Faktoren seine Verteilung beeinflussen, war bislang eher unklar.

Messungen drei Marsjahre lang

Jetzt hat ein Forscherteam der Universität von Salento in Italien und des Ames Forschungszentrums der NASA erstmals die Verteilung und Konzentration des Methans in der Marsatmosphäre über drei Marsjahre hinweg beobachtete und analysiert. Die Wissenschaftler werteten dafür Messdaten des „Thermal Emission Spectrometer“ (TES) an Bord der NASA-Sonde Mars Global Surveyor aus. Insgesamt erfassten sie dabei Daten von Juli 1999 bis Oktober 2004, was rund drei Marsjahren entspricht.

„Unsere Studie ist die erste, die mit Hilfe von Daten eines Spektrometers aus der Umlaufbahn das Methan über einen längeren Zeitraum verfolgt hat“, erklärt erklärt Sergio Fonti von der Universität von Salento. „Das umfangreiche Datenmaterial des TES ermöglichte es uns, dem Methanzyklus in der Marsatmosphäre mit bisher unerreichter Genauigkeit und Vollständigkeit zu verfolgen.“

Methanwerte im Herbst am höchsten

Die Auswertungen ergaben, dass die Methanwerte generell im Herbst und auf der Nordhalbkugel am höchsten sind. Im Winter fallen sie dagegen steil ab, dann ist Methan nur noch in einem schmalen Streifen zwischen 40 und 50 Grad Nord nachweisbar. Erst im Frühjahr und während des Sommers beginnen die Konzentrationen dann wieder allmählich zu steigen. Die Lebensdauer des Methans in der Atmosphäre liegt damit bei weniger als einem Marsjahr.

Wodurch das Gas allerdings wieder aus der Atmosphäre verschwindet, ist bisher unklar. Denn ein Abbau durch photochemische Prozesse ist viel zu langsam, um den plötzlichen Abfall zu erklären. Nach Ansicht der Forscher könnten möglicherweise windgetriebene Prozesse eine Schlüsselrolle spielen. Es ist bekannt, dass Stürme starke Oxidantien wie beispielsweise das hochreaktive Perchlorat aufwirbeln und in die Atmosphäre bringen können. Dadurch könnte Methan schnell gebunden und so entfernt werden.

„Hotspots“ über Vulkanen und Wassereisvorkommen

Die mit 70 parts per billion (Teilchen pro einer Milliarde) höchsten Konzentrationen registrierten die Messgeräte die Werte in einigen eng umgrenzten Bereichen auf der Nordhalbkugel, die sich durch besondere geologische Strukturen auszeichnen: Die beiden großen Vulkangebiete Tharsis und Elysium und Arabia Terrae, eine Region mit besonders viel Wassereis im Untergrund. „Es ist offensichtlich, dass die höchsten Konzentrationen mit den wärmsten Jahreszeiten und den Orten verknüpft sind, die die günstigsten geologischen und vielleicht auch biologischen Bedingungen bieten wie beispielsweise geothermische Aktivität und starke Hydratisierung“, so Fonti.

Quelle noch unklar

Woher das Methan stammt, ist nach wie vor unklar. „Die Quelle des Methans könnte geologische Aktivität sein oder biologisch – das können wir zu diesem Zeitpunkt noch nicht sagen“, so Fonti. „Die im Sommer höhere Energieverfügbarkeit könnte die Freisetzung des Gases aus geologischen Prozessen oder auch Ausbrüche biologischer Aktivität auslösen.“

Die Wissenschaftler stellen ihre Studie heute im Rahmen des „European Planetary Science Congress 2010” in Rom vor.

(Europlanet Media Centre, 21.09.2010 – NPO)