Bildnachweis: NASA / JPL
Die MER-Rover Spirit and Opportunity, die jetzt auf der Marsoberfläche unterwegs sind, erforschen eine Geographie, die trockener ist als die trockenste Wüste der Erde. Trotz der polaren Eiskappen und der vermuteten Taschen mit flüssigem Wasser unter der Marsoberfläche ist die Wassermenge auf dem Mars im Vergleich zu den riesigen Wasserreserven der Erde nur ein Teelöffel. Warum ist der Mars so trocken?
Die inneren Planeten unseres Sonnensystems - Mars, Erde, Venus und Merkur - entstanden durch die Ansammlung kleiner Steine und Staub, die in den frühesten Jahren um die Sonne wirbelten. Wenn die Erde und der Mars aus demselben Sternenstaub bestehen, sollten sie mit ungefähr demselben Wasserverhältnis geboren worden sein.
Viele Wissenschaftler glauben, dass der Mars einst sehr wässrig war, aber seine Ozeane aufgrund der geringen Masse des Planeten verloren hat. In Kombination mit einer dünnen Atmosphäre konnte das meiste Wasser auf dem Mars in den Weltraum verdampfen.
Laut einer Studie von Jonathan Lunine vom Lunar and Planetary Laboratory der University of Arizona war der Rote Planet von Anfang an trocken.
Lunine, der 2003 mit den Kollegen John Chambers, Alessandro Morbidelli und Laurie Leshin in der Zeitschrift Icarus schrieb, sagt, der Mars sei ursprünglich ein planetarischer Embryo gewesen. Im Wesentlichen ist ein planetarischer Embryo ein sehr großer Asteroid, der so massiv sein kann wie Merkur oder Mars. Dieser Prä-Mars-Embryo existierte im Asteroidengürtel, der zu dieser Zeit im Sonnensystem weiter verbreitet war und sich zwischen 0,5 und 4 AE von der Sonne ausbreitete. Heute liegt der Haupt-Asteroidengürtel ungefähr bei 2 bis 4 AE zwischen Mars (1,5 AE) und Jupiter (5,2 AE).
Laut Lunine ist der Mars aufgrund von Ansammlungen kleinerer Asteroiden und Kometen auf seine heutige Größe angewachsen. Er sagt, dass die massereichere Erde im Vergleich hauptsächlich aus großen Planetenembryonen besteht, die ineinander kollidieren.
"Zufällig wurde der Mars nicht von riesigen Asteroiden getroffen, während die Erde es war - der glückliche gegen den unglücklichen Fußgänger", sagt Lunine. "Aber der Mars wurde von viel kleineren Körpern getroffen, weil diese so zahlreich sind."
Die Erde umkreist derzeit die Sonne mit 1 AU. Lunine sagt, dass planetare Embryonen in dieser Umlaufbahn nicht viel Wasser gehabt hätten. Zu Beginn der Sonnenentwicklung, während der Planetenbildung, war die staubige Scheibe, die den jungen Stern umgab, sehr heiß. Wasserführende Verbindungen hätten sich bei 1 AE in dieser Scheibe nicht bilden können.
Da der Mars weiter von der Sonne entfernt ist als die Erde und näher an den kühleren, „feuchten“ Regionen des Asteroidengürtels, erscheint es logisch, dass der Mars mit mehr Wasser geboren worden wäre. Laut Lunine hat der Mars wahrscheinlich nur 6 bis 27 Prozent des Erdozeans erworben (1 Erdozean = 1,5 bis 1021 kg).
Dies liegt daran, dass einige der planetaren Embryonen, aus denen schließlich die Erde bestand, mit Wasser gesättigt waren. Während 90 Prozent der Embryonen, die die Erde bildeten, aus der Region 1 AU stammten und daher trocken waren, stammten 10 Prozent aus der Region 2,5 AU und darüber hinaus. Embryonen aus dieser Entfernung hätten große Wasservorräte gehabt. Kleinere Asteroiden aus dieser Entfernung hätten ebenfalls zur Wasserversorgung der Erde beigetragen. Laut Lunine stammten höchstens 15 Prozent des Wassers der Erde von Kometen.
Mars hatte unterdessen das Pech, als einzelner trockener Stein geboren zu werden. Der Mars erhielt schließlich spät im Formationsspiel etwas Wasser, nachdem sich sein Kern bereits gebildet hatte und er fast seine gegenwärtige Masse erreicht hatte. Nach Lunines Szenario gewann Jupiter um diese Zeit auch seine heutige Masse. Jupiters Schwerkraft saugte dann entweder nahegelegene Asteroiden an oder ließ sie nach außen streuen. Der Proto-Mars entkam irgendwie der Verschiebung durch Jupiters Schwerkraft, wurde aber von den nach außen gebundenen Asteroiden bombardiert.
„Die Auswirkungen kleiner Asteroiden und Kometen stellten ein„ spätes Furnier “dar, das dem Mars Wasser hinzufügte, im Gegensatz zu dem Bild für die Erde, bei dem Wasser durch Kollisionen mit embryonalen Embryonen während einer Wachstumsperiode von einigen zehn Millionen Jahren hinzugefügt wurde. Schreiben die Wissenschaftler.
Obwohl sich der Mars in ihrem Computermodell nicht bildet, glauben die Wissenschaftler, dass dies die chaotische Natur der Planetenbildung widerspiegeln könnte, bei der die Richtungen von Planetenembryonen und Asteroiden unvorhersehbar sind und viele Ergebnisse möglich sind.
"Der Bau der terrestrischen Planeten ist ziemlich zufällig, so dass es möglich ist, einen Mars zu erhalten, auf dem nicht viele wasserreiche Planetesimale entstanden sind", sagt Alan Boss von der Carnegie Institution of Washington. "Dies könnte durchaus dazu beitragen, den Wassermangel auf dem heutigen Mars zu erklären."
Solche Unterschiede in der Planetenbildung könnten auch bei den inneren Planeten anderer Sonnensysteme auftreten. Bisher kennen Astronomen 104 Sterne, die von Planeten umkreist werden. Alle bisher gefundenen extrasolaren Planeten sind Gasriesen, aber es ist wahrscheinlich, dass terrestrische Planeten wie Mars und Erde auch entfernte Sterne umkreisen könnten, obwohl wir noch nicht über die Technologie verfügen, um sie zu entdecken.
Wenn einige innere terrestrische Planeten durch Kollisionen mehrerer planetarischer Embryonen gebildet werden, während andere Embryonen sind, die nur feuchte Kometen und Asteroiden sammeln, können Planeten um diese anderen Sterne sehr unterschiedliche Wassermengen aufweisen. Lunine schlägt vor, dass der Zeitpunkt und die Bildung der Gasriesenplaneten in jedem Sonnensystem eine wichtige Rolle in diesem Prozess spielen werden, genau wie Jupiter den Charakter unseres eigenen Sonnensystems beeinflusst hat.
Lunine hat derzeit in Ikarus mit Tom Quinn und Sean Raymond von der University of Washington einen Artikel über mögliche Unterschiede in der Wassermenge für terrestrische Planeten um andere Sterne. Darüber hinaus beobachtet er aufmerksam die Daten, die von den MER-Rovers Spirit and Opportunity gesammelt wurden, sowie die Satelliten, die derzeit den Mars umkreisen.
"Odyssey, MER und Mars Express werden hoffentlich bestimmen, wie viel Wasser derzeit vorhanden ist, und die Wasserfülle in der Vergangenheit besser einschränken", sagt Lunine. "Ich interessiere mich besonders für die MARSIS-Radarergebnisse und die seines Nachfolgers - SHARAD."
MARSIS ist ein Radargerät auf dem Mars Express-Satelliten, das durch die obersten fünf Kilometer der Marskruste nach Wasser- und Eisschichten suchen kann. Die italienische Weltraumbehörde plant, auf dem Mars Reconnaissance Orbiter der NASA ein flaches Untergrundradar namens SHARAD zu fliegen, um festzustellen, ob in Tiefen von mehr als einem Meter Wassereis vorhanden ist. Während MARSIS eine höhere Penetrationsfähigkeit aufweist, hat es eine viel niedrigere Auflösung als SHARAD.
Originalquelle: Astrobiology Magazine
