Mars: Am Äquator trocken bis in die Tiefe

Ziemlich trocken: Im Untergrund des Mars könnte es weniger Wasser und Wassereis geben als erhofft – jedenfalls in Äquatornähe. Darauf deuten seismische Daten der NASA-Landesonde Mars InSight hin. Demnach enthält der Untergrund bis in 300 Meter Tiefe weniger als 20 Prozent Eis und kaum wasserhaltige, zementartig verklebte Minerale wie Ton, Gips oder Calcit. Stattdessen ist die Marskruste eher trocken und porös, wie die Forscher berichten. Für künftige Marskolonien wäre dies demnach kein guter Standort.

Wo auf dem Mars gab es einst genügend Wasser für Leben? Und wo könnte eine künftige Marskolonie Wasser finden? Bekannt ist bereits, dass es an den Polen des Roten Planeten dicke Wassereis-Schichten gibt. Dort ist es allerdings extrem kalt und lange dunkel. In den mittleren Breiten gibt es dagegen kein Oberflächeneis, dafür könnte es dort ausgedehnte Wassereis-Vorkommen im Untergrund geben. In einigen Regionen, darunter Utopia Planitia und Arcadia Planitia liegt dieses Eis sogar dicht unter der Oberfläche.

Seismische Daten als Wassereis-Anzeiger

Wie aber sieht es mit Wassereis im wärmsten und vermutlich einst lebensfreundlichsten Gebiet des Mars aus – im Äquatorgürtel? Das haben nun Vashan Wright von der University of California in San Diego und seine Kollegen anhand von Daten der NASA-Landesonde Mars InSight untersucht. Sie steht knapp nördlich des Mars-Äquators am westlichen Rand der Ebene Elysium Planitia. Für ihre Studie werteten die Forscher Daten von Marsbeben aus, die das Seismometer der Sonde eingefangen hatte.

Die Geschwindigkeit, mit der sich Bebenwellen im Untergrund ausbreiten, verraten einiges über dessen Beschaffenheit: „Die Geschwindigkeit verändert sich abhängig vom Gesteinstyp und dem Material, das die Gesteinsporen füllt“, erklären die Wissenschaftler. Mithilfe physikalischer Modelle lässt sich daher ermitteln, wie viel Wassereis im Untergrund vorhanden ist, aber auch, ob er locker-porös ist oder ob wasserhaltige, zementartig verbackte Minerale wie Tone, Gips oder Calcit vorherrschen.

Trocken, porös und fast kein Eis

Das Ergebnis: „Wir stellen fest, dass die Marskruste schwach und porös ist. Die Sedimente sind alles andere als fest zementiert“, berichtet Wright. Der Untergrund besteht demnach eher aus körnigem Material als aus geschlossenen, miteinander verklebten Sedimenten. Das legt nahe, dass es in dieser Region einst nur wenig Wasser gab oder zumindest wenig davon in Form von Mineralen gebunden wurde, wie die Wissenschaftler erklären.

Ähnlich dürftig sieht es beim Wassereis aus: „Es gibt kein oder so gut wie kein Wassereis in den Gesteinsporen“, sagt Wright. Den Daten zufolge gibt es in den oberen 300 Metern der Marskruste weniger als 20 Prozent Eis und wahrscheinlich keine wasser- oder eisgesättigten Schichten. „Das schließt zwar nicht aus, dass es dort winzige Eiskristalle oder Eiskörnchen gibt“, so der Forscher. Größere Eisanteile in dieser Form seien aber unwahrscheinlich.

Die Suche geht weiter

Insgesamt sprechen diese Ergebnisse dafür, dass die Äquator-Region des Roten Planeten eher trocken ist. Für eine Mars-Kolonie, aber auch für die Suche nach Leben oder Lebensspuren wäre zumindest Elysium Planitia daher weniger geeignet. Allerdings ist es durch aus möglich, dass es in anderen Gebieten in Äquatornähe anders aussieht. Im südlich des Marsäquators liegenden Gale-Krater hat der Marsrover Curiosity beispielsweise Hinweise auf einen früheren Süßwassersee und reichlich Tonminerale gefunden.

Für die Planetenforscher bedeutet dies: Es gibt noch viel zu tun. „Unsere Modelle sagen voraus, dass es auch in diesen Breiten gefrorenen Boden und vielleicht Aquifere gibt“, sagt Wrights Kollege Michael Manga. Bisher existieren aber nur wenige Messdaten von Sonden oder Rovern vor Ort dazu, wie die unter der Oberfläche liegenden Schichten beschaffen sind. Ein Bohrversuch von Mars InSight scheiterte, weil der Bohrer nicht tief genug in den Untergrund eindringen konnte. Hier sind nun künftig Missionen gefragt. (Geophysical Research Letters, 2022; doi: 10.1029/2022GL099250)

Quelle: University of California – San Diego