Verschwundenes Urmeer: Der Mars besaß einst 20 Millionen Kubik-Kilometer Wasser – so viel, dass es den Planeten 137 Meter hoch hätte bedecken können. Doch 87 Prozent dieses Wassers gaste ins Weltall aus, wie eine Studie nun anhand des Verhältnisses von schwerem zu normalem Wasser auf dem Roten Planeten belegt. Damit scheint klar, dass es genügend Wasser auf dem Mars gab, um möglicherweise erstes Leben zu erlauben, so die Forscher im Fachmagazin „Science“.
Dass es einst Wasser auf dem Mars gegeben hat, ist heute relativ unstrittig. Typische von Wasser geformte Landschaftsformen wie Flussdeltas, aber auch Sedimente und Gesteine, die nur bei Anwesenheit von Wasser entstehen, zeugen davon. Strittig war aber bisher, wie viel Wasser der Mars einst besaß. Handelte es sich nur im einzelne, kurzlebige Tümpel und Rinnsale oder reichte es für einen ganzen Ozean?
Deuterium als Indikator
Um das herauszufinden, wählten Geronimo Villanueva vom Goddard Space Flight Center (GSFC) der NASA in Greenbelt und seine Kollegen einen chemisch-physikalischen Ansatz. Sie ermittelten das Verhältnis von schwerem und normalem Wasser in der Atmosphäre und den Eiskappen des heutigen Mars. Im schweren Wasser ist ein Wasserstoffatom durch Deuterium ersetzt – ein Wasserstoffatom mit einem zusätzlichen Neutron im Kern.
Weil das deuteriumhaltige Wasser schwerer ist, gast es weniger leicht aus der Atmosphäre aus. Dadurch steigt sein relativer Gehalt immer dann, wenn ein Planet viel Wasserdampf aus seiner Atmosphäre an den Weltraum verliert. Den Anteil des Deuteriums bestimmten die Forscher anhand von spektrometrischen Analysen mit Hilfe mehrere Teleskope auf der Erde. Über sechs Jahre hinweg kartierten sie das Verhältnis über einem Großteil der Marsoberfläche.
Ein ganzer Ozean
Das Ergebnis: Wasserdampf und Wassereis auf dem heutigen Mars weisen rund sieben Mal höhere Anteile von schwerem Wasser auf als für einen Planeten dieser Art typisch. Der Mars muss daher einst rund 20 Millionen Kubik-Kilometer Wasser besessen haben – 6,5 Mal mehr als heute. „Die Wassermenge in der Frühzeit des Planeten entsprach einer globalen Wasserschicht von mindestens 137 Metern“, so Villanueva und seine Kollegen. Zum Vergleich: Würde man das heute auf dem Mars vorhandene Wasser gleichmäßig verteilen, wäre die Wasserschicht nur 21 Meter hoch.
Das Wasser sammelte sich damals wahrscheinlich in der tiefer gelegenen Nordhälfte des Roten Planeten. Dieser marsianische Urozean bedeckte rund 20 Prozent der Planetenoberfläche – etwa so viele wie der Atlantik auf der Erde. An seiner tiefsten Stelle war dieses Marsmeer vermutlich mehr als einen Kilometer tief.
Ins Weltall verschwunden
Doch diese Wasserfülle ging wieder verloren: Bereits in den ersten 500 Millionen Jahren verdampfte ein Teil des Ozeans und wurde nach und nach von der Atmosphäre an den Weltraum abgegeben. Im Laufe der Zeit summierte sich dieser schleichende Verlust auf mindestens 87 Prozent des gesamten marsianischen Wassers – und ließ die heutige, trocken-kalte Welt entstehen.
Dennoch scheint nun klar, dass der Mars tatsächlich einst einen Ozean besaß – und damit womöglich lebensfördernde Bedingungen. „Wenn der Mars so viel Wasser verloren hat, dann muss er länger feucht gewesen sein als man bisher dachte“, konstatiert Koautor Michael Mumm vom GSFC. „Das aber spricht dafür, dass der Planet auch länger lebensfreundlich war.“ (Science, 2015; doi: 10.1126/science.aaa3630)
(W. M. Keck Observatory/ Science, 06.03.2015 – NPO)
