Weggepustete Atmosphäre: Eine dichte Kohlendioxidatmosphäre hat dem Mars einst potenziell lebensfreundliche Klimabedingungen ermöglicht. Forscher haben nun herausgefundenen, wie dem Roten Planeten diese Gashülle abhanden gekommen ist. Isotope des Gases Argon in der heutigen dünnen Atmosphäre des Mars zeigen: Der Sonnenwind hat einen Großteil der Gashülle ins All hinausgepustet.
Der Mars ist zwar heute eisig und lebensfeindlich. Vor Milliarden von Jahren aber hatte er ein viel wärmeres, feuchteres und lebensfreundlicheres Klima. Sogar Flüsse, Seen und vielleicht Ozeane soll es auf dem heutigen Wüstenplaneten einmal gegeben haben. Darauf deuten unter anderem Ablagerungen von Tonmineralen und Schichtsilikaten hin.
Wissenschaftler sind sich einig, dass der Verlust des kostbaren Wassers mit dem Verlust der Atmosphäre des Planeten zu tun hat. Als eine mögliche Ursache dafür gilt der Effekt des Sonnenwindes: ein Strom von elektrisch geladenen Teilchen, der von der Sonne ausgeht. Dieser ist in der Lage, Gasteilchen aus der Atmosphäre zu reißen und ins All zu pusten. Im Gegensatz zum Mars ist die Erde durch ihr Magnetfeld vor diesem Einfluss geschützt. Wie stark aber hat der Sonnenwind unseren Nachbarplaneten wirklich geprägt?
Sonnenwind im Verdacht
Forscher um Bruce Jakosky von der University of Colorado in Boulder sind dieser Frage nun nachgegangen. Dafür untersuchten sie Spuren des Edelgases Argon in der heutigen Marsatmosphäre mithilfe von Messungen der NASA-Raumsonde MAVEN sowie des Mars Rovers Curiosity. Argon eignet sich dem Team zufolge besonders gut als Indikator für den Verlust der Gase. Denn als Edelgas kann es nicht durch chemische Bindungsprozesse vom Gestein aufgenommen worden sein.
Im Fokus der Wissenschaftler standen die Konzentrationen von zwei unterschiedlichen Isotopen des Argon in der heute noch verbliebenen Atmosphäre. Weil das leichtere der beiden Isotope eher in den Raum entweichen kann, blieb im Lauf der Milliarden Jahre mehr von dem schwereren Isotop zurück.
Wärmendes Treibhausgas adé
Das Team konnte dadurch die Informationen über die Anreicherung dieses schweren Isotops als Hinweis nutzen, wie viel Argon der Mars in seiner Geschichte verloren hat. Für ihre Berechnungen gingen sie davon aus, dass das ursprüngliche Verhältnis zwischen den beiden Isotopen ähnlich war wie in der Atmosphäre der Erde.
Die Informationen darüber, wie stark der Sonnenwind das Argon ausgedünnt hat, ließen anschließend auch Rückschlüsse zum Verlust der anderen Bestandteile der Atmosphäre zu – zum Beispiel des Kohlendioxids. Als wärmendes Treibhausgas spielte es wahrscheinlich eine bedeutende Rolle in der potenziell lebensfreundlichen Phase des Mars.
Früher Verlust
Die Auswertungen zeigten: Rund 66 Prozent des Argons, das die Marsatmosphäre ursprünglich einmal besaß, sind im Laufe der Zeit verloren gegangen. Ähnliches gilt demnach für das Kohlendioxid: „Auch der Großteil dieses Gases ist durch den Effekt des Sonnenwindes verschwunden“, sagt Jakosky.
Er und seine Kollegen vermuten, dass die Gashülle des Planeten schon relativ früh in seiner Geschichte bedeutend ausgedünnt wurde. Denn die Sonne hat in ihrer Jugend besonders intensive Winde von sich gegeben. Irgendwann wurde der Mars dadurch zu dem unwirtlichen Wüstenplaneten, der er heute ist. (Science, 2017; doi: 10.1126/science.aai7721)
(American Association for the Advancement of Science, 31.03.2017 – DAL)
