Wasser. Es geht immer um das Wasser, wenn es darum geht, das Potenzial eines Planeten zur Unterstützung des Lebens einzuschätzen. Mars kann gelegentlich etwas flüssiges Wasser besitzen salzige Flüsse Kraterwände hinunter, aber die meisten scheinen im Polareis eingeschlossen oder tief unter der Erde versteckt zu sein. Stellen Sie heute an einem sonnigen Mars-Tag eine Tasse davon ab. Abhängig von den Bedingungen kann es in der ultradünnen Atmosphäre des Planeten schnell gefrieren oder einfach zu Dampf sprudeln.
Fast überall auf dem Mars gibt es Hinweise auf reichlich flüssiges Wasser in ehemaligen überfluteten Ebenen und gewundenen Flussbetten. NASAs Neugierde Rover hat Mineralvorkommen gefunden, die sich nur in flüssigem Wasser und Kieselsteinen bilden, die von einem alten Bach gerundet werden, der einst über den Boden des Gale Crater plätscherte. Und darin liegt das Paradoxon. Wasser scheint vor 3 bis 4 Milliarden Jahren wohl oder übel über den Roten Planeten gesprudelt zu sein. Was ist heute los?
Beschuldigen Sie die schwache Atmosphäre des Mars. Dickere, saftigere Luft und der damit verbundene Anstieg des Luftdrucks würden das Wasser in dieser Tasse stabil halten. Eine dickere Atmosphäre würde auch die Hitze einschließen und dazu beitragen, den Planeten warm genug zu halten, damit sich flüssiges Wasser ansammeln und fließen kann.
Es wurden verschiedene Ideen vorgeschlagen, um die mutmaßliche Ausdünnung der Luft zu erklären, einschließlich des Verlusts des Magnetfelds des Planeten, das als Verteidigung gegen den Sonnenwind dient.
Konvektionsströme in seinem geschmolzenen Nickel-Eisen-Kern erzeugten wahrscheinlich die ursprünglichen magnetischen Abwehrkräfte des Mars. Aber irgendwann zu Beginn der Geschichte des Planeten hörten die Strömungen entweder auf, weil sich der Kern abkühlte oder durch Asteroideneinschläge gestört wurde. Ohne einen aufgewühlten Kern verdorrte das Magnetfeld und der Sonnenwind konnte die Atmosphäre Molekül für Molekül abstreifen.
Sonnenwind frisst die Marsatmosphäre weg
Messungen aus dem Strom der NASA MAVEN Mission zeigen an, dass der Sonnenwind das Gas mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 100 Gramm (entspricht ungefähr 1/4 Pfund) pro Sekunde abstreift. "Wie der Diebstahl einiger Münzen aus einer Registrierkasse jeden Tag wird der Verlust im Laufe der Zeit erheblich", sagte Bruce Jakosky, Hauptermittler von MAVEN.
Forscher aus der Harvard John A. Paulson Hochschule für Technik und angewandte Wissenschaften (SEAS) schlagen ein anderes, weniger trockenes Szenario vor. Aufgrund ihrer Studien wurde der frühe Mars möglicherweise ab und zu durch einen starken Treibhauseffekt erwärmt. In einem Artikel veröffentlicht in Geophysikalische ForschungsbriefeForscher fanden heraus, dass Wechselwirkungen zwischen Methan, Kohlendioxid und Wasserstoff in der frühen Marsatmosphäre möglicherweise zu warmen Perioden geführt haben, in denen der Planet flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche unterstützen könnte.
Das Team untersuchte zunächst die Auswirkungen von CO2Dies ist eine naheliegende Wahl, da es 95% der heutigen Marsatmosphäre ausmacht und bekanntermaßen Wärme einfängt. Aber wenn man bedenkt, dass die Sonne vor 4 Milliarden Jahren 30% schwächer schien als heute, CO2 allein konnte es nicht schneiden.
„Sie können Klimaberechnungen durchführen, bei denen Sie CO hinzufügen2 und bauen Sie den heutigen atmosphärischen Druck auf dem Mars auf das Hundertfache auf, und Sie erreichen immer noch nie Temperaturen, die sogar nahe am Schmelzpunkt liegen “, sagte er Robin Wordsworth, Assistenzprofessor für Umweltwissenschaften und -technik an der SEAS und Erstautor des Papiers.
Kohlendioxid ist nicht das einzige Gas, das verhindern kann, dass Wärme in den Weltraum entweicht. Methan oder CH4 wird den Job auch machen. Vor Milliarden von Jahren, als der Planet geologisch aktiver war, hätten Vulkane tiefe Methanquellen erschließen und Gasausbrüche in die Marsatmosphäre abgeben können. Ähnlich wie auf dem Saturnmond Titan würde solares ultraviolettes Licht das Molekül in zwei Teile zerreißen und dabei Wasserstoffgas freisetzen.
Als Wordsworth und sein Team untersuchten, was passiert, wenn Methan, Wasserstoff und Kohlendioxid kollidieren und dann mit Sonnenlicht interagieren, stellten sie fest, dass die Kombination Wärme stark absorbierte.
Carl SaganDer amerikanische Astronom und Popularisierer der Astronomie spekulierte erstmals 1977, dass die Erwärmung des Wasserstoffs auf dem frühen Mars wichtig gewesen sein könnte, aber dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler den Treibhauseffekt genau berechnen konnten. Es ist auch das erste Mal, dass Methan auf dem frühen Mars ein wirksames Treibhausgas ist.
Wenn Sie Methan berücksichtigen, kann es sein, dass der Mars aufgrund der geologischen Aktivität im Zusammenhang mit Erdbeben und Vulkanen Wärmeperioden hatte. Es waren mindestens drei vulkanische Epochen während der Geschichte des Planeten - vor 3,5 Milliarden Jahren (belegt durch mondstutenähnliche Ebenen), vor 3 Milliarden Jahren (kleinere Schildvulkane) und vor 1 bis 2 Milliarden Jahren, als riesige Schildvulkane wie Olympus Monswaren aktiv. Wir haben also drei mögliche Methanausbrüche, die die Atmosphäre neu beleben könnten, um einen milderen Mars zu ermöglichen.
Die schiere Größe von Olympus Mons ruft praktisch massive Eruptionen über einen lange Zeitspanne. In der Zwischenzeit wäre Wasserstoff, ein leichtes Gas, weiter in den Weltraum entweicht, bis er durch den nächsten geologischen Umbruch wieder aufgefüllt wurde.
"Diese Forschung zeigt, dass die Erwärmungseffekte von Methan und Wasserstoff erheblich unterschätzt wurden", sagte Wordsworth. "Wir haben festgestellt, dass Methan und Wasserstoff und ihre Wechselwirkung mit Kohlendioxid den frühen Mars viel besser erwärmen als bisher angenommen."
Ich bin gekitzelt, dass Carl Sagan vor 40 Jahren diesen Weg gegangen ist. Er hoffte immer auf ein Leben auf dem Mars. Einige Monate vor seinem Tod im Jahr 1996 zeichnete er Folgendes auf:
"... vielleicht sind wir auf dem Mars wegen der großartigen Wissenschaft, die dort durchgeführt werden kann - die Tore der Wunderwelt öffnen sich in unserer Zeit. Vielleicht sind wir auf dem Mars, weil wir es sein müssen, weil der Evolutionsprozess einen tiefen nomadischen Impuls in uns eingebaut hat. Wir kommen schließlich von Jägern und Sammlern, und für 99,9% unserer Amtszeit auf der Erde waren wir Wanderer. Und der nächste Ort, an den man wandern kann, ist der Mars. Aber was auch immer der Grund ist, warum Sie auf dem Mars sind, ich bin froh, dass Sie dort sind. Und ich wünschte ich wäre bei dir. "
