Hatte der Mars einst heiße Quellen?

Von Markus Brauer

In der Frühzeit des Sonnensystems könnte der Mars der frühen Erde geähnelt haben: Es gab auf ihm Seen und Flüsse, wahrscheinlich sogar einen ausgedehnten Ozean. Theoretisch könnte damals auch auf unserem Nachbarplaneten primitives, mikrobielles Leben entstanden sein.

Doch die lebensfreundliche Ära des Roten Planeten ist lange vorbei: Vor gut 3,5 Milliarden Jahren wurde das Klima wechselhafter und kühlte sich ab, die Atmosphäre dünnte aus und das einst flüssige Wasser gefror, versickerte oder gaste in den Weltraum aus.

Zeugnis von der milderen, potenziell lebensfördernden Vergangenheit des Mars finden sich heute nur noch in Form von alten Landschaftsformen, Eisvorkommen sowie in Gesteinen und Mineralen. Auch Marsmeteoriten aus der Frühzeit des Roten Planeten können Hinweise darauf liefern, wie es damals auf ihm aussah. Eine solche „Zeitkapsel“ vom frühen Mars ist der in der Sahara entdeckte Mars-Meteorit NWA7034.

Einst hatte der Mars viel Wasser

Auf dem Mars enthalten die Gesteinsschichten in einer Tiefe von 10 bis 20 Kilometern so viel Wasser, dass es für einen flachen Ozean auf dem gesamten Planeten reichen würde. Auf das unterirdische Wasserreservoir war jüngst ein Forscherteam um Vashan Wright von der University of California in San Diego bei der Auswertung von Daten der Marssonde „InSight“ gestoßen.

„InSight“ war am 26. November 2018 auf dem Mars gelandet. Die Sonde ist ein 360 Kilogramm schwerer Roboter, der nicht rollt, sondern an einem Ort bleibt. Die insgesamt rund 650 Millionen Euro teure „InSight“-Mission war auf vier Jahre angelegt.

„Vor über drei Milliarden Jahren gab es große Mengen flüssigen Wassers auf der Oberfläche des Mars“, schreiben Wright und seine Kollegen in einer Studie, die in den „Proceedings“ der US-nationalen Akademie der Wissenschaften („PNAS“) veröffentlicht worden ist.

Heute ist der Mars ein kalter und trockener Planet

Davon zeugen auf Aufnahmen von Marssonden zahlreiche Spuren von Flussläufen, Seen und einem großen Ozean. Wo dieses Wasser geblieben ist, nachdem der Mars seine Atmosphäre fast vollständig verloren hat, ist bislang unklar.

Heute ist der Mars trocken und kalt. Doch bis vor gut drei Milliarden Jahren gab es auf ihm Flüsse, Seen und einen flachen Ozean. Doch ein Klimawechsel beendete diese lebensfreundliche Ära des Roten Planeten, die Gewässer verschwanden.

Die Daten der Marssonden legen nahe, dass die polaren Eiskappen des Mars nicht groß genug sind, um das gesamte Wasser des früheren Ozeans zu speichern. Auch die in mittleren Breiten unter der Marsoberfläche liegenden Wassereisvorkommen reichen dafür nicht aus.

Mars-Meteorit als Zeitzeuge

Der Meteorit NWA7034 besteht aus vulkanischem Gestein mit ungewöhnlich hohem Wassergehalt und enthält Minerale, die bereits vor rund 4,4 Milliarden Jahren auf dem Mars entstanden sind. Durch einen späteren Einschlag wurde dieser Gesteinsbrocken dann ins Weltall geschleudert und gelangte so auf die Erde.

Wie die Ursprungsregion des Meteoriten aussah, hat nun ein Forscherteam um Jack Gillespie von der Curtin University in Australien in Perth mithilfe von chemischen und isotopischen Analysen winziger Zirkonkörnchen in NWA7034 genauer untersucht.

„Unsere Studie geht einen weiteren Schritt hin zur Auflösung des frühen Mars, indem wir die wasserreichen Fluide, in denen sich diese Körnchen bildeten, analysieren“, erklärt Gillespies Kollege Aaron Cavosie. Die Studie ist im Fachmagazin „Sciences Advences“ erschienen.

New Curtin University-led research has uncovered what may be the oldest direct evidence of ancient hot water activity on Mars, revealing the planet may have been habitable at some point in its past. Read more: https://t.co/KFslhtJdKz#CurtinUniversity#CurtinResearch… pic.twitter.com/zGm8oqaVmn — Curtin University (@CurtinUni) December 2, 2024

Einlagerungsmuster typisch für heiße Fluide

Die Analysen der Wissenschaftler zeigten eine auffällige Anreicherung von Elementen wie Eisen, Aluminium und Natrium sowie Magnet-Einschlüsse. Diese Elemente wurden in einer Art Wachstumsringen in die Mineralkörnchen eingelagert. „Wachstumszonen mit diesen Elementen sind untypisch für Zirkon-Einlagerungen aus magmatischen Umgebungen.“

Indizien für heißes Wasser auf dem Mars

„Wir haben damit elementare Indizien für heißes Wasser auf dem Mars vor 4,45 Milliarden Jahren gefunden“, erläutert Cavosie. Damit sei belegt, dass es auf dem frühen Mars nicht nur Vulkane, sondern auch hydrothermale Quellen gegeben habe – ähnlich wie auf der frühen Erde.

Und wie bei den irdischen heißen Quellen waren deren Fluide mineralreich und besonders reich an Metallen. „Die Analyse der Zirkonproben zeigen, dass sich Eisen und andere Metalle in den magmatischen Systemen des Mars angereichert haben könnten“, erklärt Koautorin Cristiana Ciobanu von der University of Adelaide.

Heiße Quellen als Wiege marsianischen Lebens?

„Hydrothermale Systeme waren für die Entwicklung des ersten irdischen Lebens essenziell“, berichtet Cavosie. „Unsere Resultate deuten nun darauf, dass es solche Vorkommen heißen Wassers auch in der frühesten Phase des Mars gab.“

Der Marsmeteorit liefert somit Hinweise dafür, dass es auf dem Mars schon vor 4,4 Milliarden Jahren – also kurz nach seiner Entstehung – flüssiges, warmes Wasser in seiner Kruste gab. „Wir können nicht mit Sicherheit sagen, ob dieses flüssige Wasser auch an die Marsoberfläche gelangte, aber wir halten das für durchaus möglich“, sagt Cavosie. Damit könnte es auch auf dem Roten Planeten schon früh Orte gegeben haben, in denen sich erste Zellen und erste Lebensformen bilden konnten.