Verborgene Ressource: Der NASA-Rover Curiosity hat auf dem Mars reiche Vorkommen von Opalen gefunden – amorphen Silikatmineralen, die auf der Erde oft als Schmucksteine verwendet werden. Die Mars-Opale sind jedoch deshalb wertvoll, weil sie Wasser enthalten, das künftige Mars-Astronauten leicht gewinnen und als Ressource nutzen könnten. Zudem zeugt der Opalfund davon, dass im Untergrund dieser äquatornahen Marsregion länger wasserreiche, lebensfreundliche Bedingungen herrschten als gedacht.
Opale sind nicht nur begehrte Schmucksteine – die Halbedelsteine sind auch mineralogisch eine Besonderheit. Denn anders als die meisten Minerale sind Opale nicht kristallin, sondern haben eine amorphe Struktur. Sie bestehen aus hydratisiertem Kieselgel in Form von Siliziumdioxid-Schichten, die Wassermoleküle zwischen sich einschließen. Opale können daher bis zu 20 Prozent Wasser enthalten. Dieses wird frei, wenn man das Mineral zermahlt und erhitzt.
Helle „Halos“ um Brüche im Untergrund
Jetzt zeigt sich, dass es die wasserreichen Opale auch auf dem Mars gibt – und sogar in der eigentlich knochentrockenen Äquatorregion des Planeten. Entdeckt haben dies Travis Gabriel von der Arizona State University und seine Kollegen, als sie Daten des NASA-Rovers Curiosity zu einem geologischen Phänomen aus dem Gale-Krater auswerteten. Der Rover hat dort immer wieder lange Brüche im Untergrund dokumentiert, die seitlich von hellerem Sedimentgestein gesäumt sind.
Diese „Halos“ getauften, weit verzweigten Brüche und ihre Begleitformationen entstanden Analysen zufolge erst nachdem der Gale-Krater schon ausgetrocknet war. Frühere Daten hatten zudem erste Hinweise darauf geliefert, dass es sich bei den hellen Gesteinen um opalähnliche Silikate handeln könnte. Für ihre Studie haben Gabriel und sein Team nun Daten vom Neutronen-Spektrometer des Rovers analysiert, die dieser im Laufe der letzten zehn Jahre von verschiedenen Stellen mit solchen Halos gesammelt hat.
Opale überall
Die Analysen enthüllten: Obwohl die untersuchten Halos weit voneinander entfernt und in geologisch sehr unterschiedlichen Terrains liegen, haben sie eine Gemeinsamkeit: Die Bruchkanten sind ungewöhnlich reich an Opalen. Das amorphe Silikatmineral kleidet offenbar fast überall im Gale-Krater diese Risse im Marsuntergrund aus. „Es war einfach unglaublich zu sehen, dass diese Bruchnetzwerke so weit verbreitet sind und noch dazu wahrscheinlich voller Opal“, sagt Gabriel.
Nach Ansicht des Forschungsteams sind die Opalvorkommen im Gale-Krater wahrscheinlich keine exotische Besonderheit nur einiger weniger geologischer Formationen. „Angesichts der weitverzweigten, im Gale-Krater entdeckten Bruch-Netzwerke ist es plausibel anzunehmen, dass es diese Formationen in vielen anderen Teilen des Kraters gibt – und vielleicht auch in anderen Regionen des Mars“, sagt Gabriel. Tatsächlich haben Orbitersonden schon früher erste Hinweise auf potenziell opalreiche geologische Formationen auf dem Mars geliefert.
Wasser für künftige Mars-Astronauten?
Spannend auch: Die Mars-Opale enthalten selbst heute noch – nach Milliarden Jahren trockenen Klimas – drei bis sechs Gewichtsprozent Wasser, wie die Messungen ergaben. Das aber bedeutet: Auch in der eigentlich trockenen Äquatorregion des Mars gibt es bis heute Wasser, wenn auch verborgen im Gestein. Nach Schätzungen von Gabriel und seinem Team könnten die Opale im Halo-Gestein der oberen 30 Zentimeter Untergrund bis zu fünf Liter Wasser pro Meter Bruchlänge enthalten. Anders als bei dem fest in der Struktur gebundenen Wasser kristalliner Minerale ließe sich das Wasser dieser Opale zudem relativ leicht extrahieren.
Damit könnten diese Opalvorkommen eine wertvolle Wasserressource auch für künftige Mars-Astronauten und Marskolonien darstellen. „Unsere Messungen deuten darauf hin, dass das amorphe Material in den Halos reichliche Vorräte an leicht verfügbarem Wasser enthält, was sie zu einer wesentlichen Wasserressource am ansonsten trockenen Mars-Äquator macht“, schreiben die Wissenschaftler.
Refugium für frühes Leben?
Und noch etwas verraten die Mars-Opale: Analysen sprechen dafür, dass sie lange nach Ende der lebensfreundlichen Frühzeit des Mars entstanden sind. Daher muss es auch danach noch Wasser im Untergrund dieser marsianischen Gegend gegeben haben. „Dieses relativ späte hydrologische System existierte noch lange nach dem Wandel des Mars von warmen und feuchten zu kalten und trockenen Umweltbedingungen“, erklären Gabriel und seine Kollegen.
Falls es einst auf dem Mars erstes Leben gab, könnte dieses in solchen Refugien länger überdauert haben als gemeinhin angenommen. „Dies verlängert die lebensfreundliche Phase des Mars bis in eine Epoche, die für Leben an der Oberfläche als nicht sonderlich geeignet galt“, so die Forschenden. (Journal of Geophysical Research: Planets, 2022; doi: 10.1029/2020JE006600)
Quelle: Arizona State University
