Warmes, fließendes Wasser auf dem Mars war episodisch, so die Studie

Obwohl die Oberfläche des Mars heute ein trockener, ausgetrockneter und bitterkalter Ort ist, wird stark angenommen, dass der Planet einst Flüsse, Bäche, Seen und fließendes Wasser auf seiner Oberfläche hatte. Dank einer Kombination aus Bildern von Raumfahrzeugen, Fernerkundungstechniken und Oberflächenuntersuchungen von Landern und Rovers wurden zahlreiche Beweise gesammelt, um diese Theorie zu stützen.

Es ist jedoch schwierig, diese Ansicht mit den neuesten Klimamodellen des Mars in Einklang zu bringen, die darauf hindeuten, dass es ein ständig kalter und eisiger Ort gewesen sein sollte. Einer neuen Studie zufolge war das Vorhandensein von warmem, fließendem Wasser möglicherweise ein episodisches Ereignis, das Jahrzehnte oder Jahrhunderte lang auftrat, als der Planet durch Vulkanausbrüche und Treibhausgase ausreichend erwärmt wurde.

Die Studie, die von Wissenschaftlern der Brown University und des Weizmann Institute of Science in Israel durchgeführt wurde, legt nahe, dass Wärme und Wasserfluss auf dem alten Mars wahrscheinlich episodisch waren, was auf kurze Perioden vulkanischer Aktivität zurückzuführen ist, die Tonnen von Treibhaus-induzierendem Schwefeldioxidgas in das Wasser spuckten Atmosphäre.

Die Arbeit kombiniert die Wirkung des Vulkanismus mit den neuesten Klimamodellen des frühen Mars und legt nahe, dass Temperaturperioden, die warm genug sind, damit das Wasser fließen kann, wahrscheinlich nur zehn oder Hunderte von Jahren dauerten.

Die Vorstellung, dass der Mars Oberflächenwasser hatte, liegt Jahrhunderte vor dem Weltraumzeitalter. Lange bevor Percival Lowell 1877 beobachtete, was er für „Kanäle“ auf der Marsoberfläche hielt, wurden die polaren Eiskappen und dunklen Flecken auf der Oberfläche von Astronomen beobachtet, die glaubten, sie seien Hinweise auf flüssiges Wasser.

Aber mit all dem, was in den letzten Jahren über den Mars gelernt wurde, hat sich das Geheimnis des alten Wassers des Planeten nur vertieft. Die neueste Generation von Klimamodellen für den frühen Mars legt nahe, dass die Atmosphäre zu dünn war, um den Planeten genug zu erwärmen, damit Wasser fließen kann. Vor Milliarden von Jahren war die Sonne auch viel dunkler als heute, was das Bild eines wärmeren frühen Mars noch komplizierter macht.

"Diese neuen Klimamodelle, die eine kalte und eisbedeckte Welt vorhersagen, waren schwer mit den zahlreichen Beweisen zu vereinbaren, dass Wasser über die Oberfläche floss, um Bäche und Seen zu bilden", sagte James W. Head, Professor für Erd-, Umwelt- und Planetenwissenschaften an der Brown University und Co-Autor des neuen Papiers mit Weizmanns Itay Halevy. "Diese neue Analyse bietet einen Mechanismus für episodische Perioden des Erhitzens und Schmelzens von Schnee und Eis, die jeweils Jahrzehnte bis Jahrhunderte gedauert haben könnten."

Halevy und Head untersuchten die Idee, dass Erwärmung mit periodischem Vulkanismus verbunden sein könnte. Viele der geologischen Merkmale, die darauf hindeuten, dass Wasser auf der Marsoberfläche floss, wurden vor 3,7 Milliarden Jahren datiert, als massive Vulkane vermutlich aktiv waren.

Und während auf der Erde der weit verbreitete Vulkanismus aufgrund von Schwefelsäureteilchen, die die Sonnenstrahlen reflektieren, häufig eher zu einer globalen Verdunkelung als zu einer Erwärmung geführt hat, glauben Head und Halevy, dass die Auswirkungen in der staubigen Marsatmosphäre unterschiedlich gewesen sein könnten.

Um diese Theorie zu testen, erstellten sie ein Modell, wie Schwefelsäure mit dem weit verbreiteten Staub in der Marsatmosphäre reagieren könnte. Die Arbeit legt nahe, dass diese Schwefelsäureteilchen auf Staubpartikeln aufgeklebt und ihre Fähigkeit, die Sonnenstrahlen zu reflektieren, verringert hätten. In der Zwischenzeit hätte Schwefeldioxidgas genug Treibhauseffekt erzeugt, um die Marsäquatorregion zu erwärmen, so dass Wasser fließen könnte.

Head macht seit Jahren Feldforschung in der Antarktis und glaubt, dass das Klima auf dem frühen Mars dem sehr ähnlich gewesen sein könnte, was er in der kalten, wüstenartigen Umgebung beobachtet hat.

"Die durchschnittliche Jahrestemperatur in den antarktischen Trockentälern liegt weit unter dem Gefrierpunkt, aber die sommerlichen Spitzentemperaturen im Sommer können den Schmelzpunkt von Wasser überschreiten und vorübergehende Ströme bilden, die dann wieder gefrieren", sagte Head. "In ähnlicher Weise stellen wir fest, dass der Vulkanismus die Temperatur auf dem frühen Mars über Jahrzehnte bis Jahrhunderte über den Schmelzpunkt bringen kann, was zu episodischen Perioden der Strom- und Seebildung führt."

Als dieser frühe aktive Vulkanismus auf dem Mars aufhörte, gab es auch die Möglichkeit wärmerer Temperaturen und fließenden Wassers.

Laut Head könnte diese Theorie auch bei der laufenden Suche nach Anzeichen dafür helfen, dass der Mars einst das Leben beherbergte. Sollte es jemals existieren, könnte diese neue Forschung Hinweise darauf geben, wo die versteinerten Überreste gelandet sind.

"Das Leben in der Antarktis in Form von Algenmatten ist sehr widerstandsfähig gegen extrem kalte und trockene Bedingungen und wartet einfach darauf, dass die episodische Infusion von Wasser" blüht "und sich entwickelt", sagte er. "So können die alten und derzeit trockenen und kargen Fluss- und Seeböden auf dem Mars die Überreste eines ähnlichen primitiven Lebens beherbergen, falls es jemals auf dem Mars vorkommen sollte."

Die Forschung wurde in veröffentlicht Naturgeowissenschaften.

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