Das Studium der Marsoberfläche und -atmosphäre hat einige alte Geheimnisse gelüftet. Dank der Bemühungen der Neugierde Wissenschaftler sind sich jetzt der Tatsache bewusst, dass einst Wasser auf dem Mars floss und der Planet eine dichtere Atmosphäre hatte. Sie konnten auch ableiten, welche Mechanik dazu führte, dass diese Atmosphäre erschöpft wurde, was sie in die kalte, ausgetrocknete Umgebung verwandelte, die wir heute dort sehen.
Gleichzeitig hat es jedoch zu einem faszinierenden Paradoxon geführt. Im Wesentlichen wird angenommen, dass der Mars zu einer Zeit, als die Sonne ein Drittel so warm war wie heute, warmes, fließendes Wasser auf seiner Oberfläche hatte. Dies würde erfordern, dass die Marsatmosphäre reichlich Kohlendioxid enthält, um ihre Oberfläche warm genug zu halten. Basierend auf den neuesten Erkenntnissen des Curiosity Rovers scheint dies jedoch nicht der Fall zu sein.
Diese Ergebnisse waren Teil einer Analyse von Daten, die mit dem Röntgenbeugungsinstrument für Chemie und Mineralogie (CheMin) von Curiosity aufgenommen wurden, mit dem der Mineralgehalt von Bohrproben im Gale Crater untersucht wurde. Die Ergebnisse dieser Analyse wurden kürzlich in veröffentlicht Verfahren der National Academy of Science, wo das Forscherteam angab, dass in Proben aus dem alten Seeboden keine Spuren von Karbonaten gefunden wurden.
Um es aufzuschlüsseln, wurden Beweise von gesammelt Neugierde (und eine Menge anderer Rover, Lander und Orbiter) haben Wissenschaftler zu dem Schluss gebracht, dass die Marsoberfläche vor etwa 3,5 Milliarden Jahren Seen und fließende Flüsse hatte. Sie haben auch festgestellt, dank der vielen Proben von Neugierde Seit der Landung im Gale Crater im Jahr 2011 war dieses geologische Merkmal einst ein Seeboden, der sich allmählich mit Sedimentablagerungen füllte.
Damit der Mars jedoch warm genug war, um flüssiges Wasser zu haben, hätte seine Atmosphäre eine bestimmte Menge Kohlendioxid enthalten müssen - ein ausreichender Treibhauseffekt, um die verminderte Wärme der Sonne auszugleichen. Da Gesteinsproben im Gale Crater als geologische Aufzeichnung für die Bedingungen vor Milliarden von Jahren dienen, würden sie in diesem Fall sicherlich viele Karbonatmineralien enthalten.
Carbonate sind Mineralien, die durch die Kombination von Kohlendioxid mit positiv geladenen Ionen (wie Magnesium und Eisen) in Wasser entstehen. Da festgestellt wurde, dass diese Ionen in Proben von Marsgestein gut vorhanden sind, und die anschließende Analyse gezeigt hat, dass die Bedingungen nie so sauer wurden, dass sich die Carbonate aufgelöst hätten, gibt es keinen offensichtlichen Grund, warum sie nicht auftauchen würden .
Zusammen mit seinem Team berechnete Thomas Bristow, der Hauptforscher des CheMin-Instruments für Neugierde, wie hoch die Mindestmenge an atmosphärischem Kohlendioxid sein müsste und wie dies durch den heutigen Karbonatgehalt in Marsgesteinen angezeigt worden wäre. Anschließend sortierten sie die Daten des CheMin-Instruments über Jahre hinweg, um festzustellen, ob Hinweise auf diese Mineralien vorhanden waren.
Aber wie er kürzlich in einer Pressemitteilung der NASA erklärte, stimmten die Ergebnisse einfach nicht überein:
„Wir waren besonders beeindruckt von der Abwesenheit von Carbonatmineralien im Sedimentgestein, das der Rover untersucht hat. Es wäre wirklich schwierig, flüssiges Wasser zu bekommen, selbst wenn die Atmosphäre hundertmal mehr Kohlendioxid enthält als die mineralischen Beweise im Gestein. “
Am Ende konnten Bristow und sein Team nicht einmal Spuren von Carbonaten in den von ihnen analysierten Gesteinsproben finden. Selbst wenn nur ein paar zehn Millibar Kohlendioxid in der Atmosphäre vorhanden gewesen wären, als ein See im Gale Crater existierte, hätte es genug Karbonate produziert, die Curiositys CheMin nachweisen könnte. Dieser neueste Fund trägt zu einem Paradoxon bei, das Marsforscher seit Jahren plagt.
Grundsätzlich haben Forscher festgestellt, dass es eine gravierende Diskrepanz zwischen den Oberflächenmerkmalen der Marsvergangenheit und den chemischen und geologischen Beweisen gibt. Es gibt nicht nur zahlreiche Beweise dafür, dass der Planet in der Vergangenheit eine dichtere Atmosphäre hatte, mehr als vier Jahrzehnte Orbitalbildgebung (und jahrelange Oberflächendaten) haben zahlreiche geomorphologische Beweise dafür erbracht, dass der Mars einst Oberflächenwasser und einen aktiven Wasserkreislauf hatte.
Wissenschaftler bemühen sich jedoch immer noch, Modelle zu erstellen, die zeigen, wie das Marsklima die dafür erforderlichen Bedingungen hätte aufrechterhalten können. Das einzige erfolgreiche Modell war bisher eines, bei dem die Atmosphäre eine erhebliche Menge an CO2 und Wasserstoff enthielt. Leider ist eine Erklärung, wie diese Atmosphäre geschaffen und aufrechterhalten werden kann, schwer zu finden.
Darüber hinaus waren die geologischen und chemischen Beweise für eine solche Atmosphäre, die vor Milliarden von Jahren existierten, ebenfalls Mangelware. In der Vergangenheit konnten Untersuchungen von Orbitern keine Hinweise auf Carbonatmineralien auf der Marsoberfläche finden. Es wurde gehofft, dass Oberflächenmissionen wie Curiosity dies lösen könnten, indem sie Boden- und Bohrproben entnehmen, von denen bekannt war, dass Wasser vorhanden ist.
Aber wie Bristow erklärte, hat die Studie seines Teams die Tür zu diesem Thema effektiv geschlossen:
"Es war ein Rätsel, warum im Orbit nicht viel Karbonat gesehen wurde. Sie könnten aus dem Dilemma herauskommen, indem Sie sagen, dass die Karbonate möglicherweise noch vorhanden sind, aber wir können sie aus der Umlaufbahn nicht sehen, weil sie von Staub bedeckt oder begraben sind oder wir nicht an der richtigen Stelle suchen. Die Ergebnisse von Curiosity rücken das Paradoxon in den Fokus. Dies ist das erste Mal, dass wir in einem Gestein, von dem wir wissen, dass es aus unter Wasser abgelagerten Sedimenten besteht, nach Karbonaten auf dem Boden suchen. "
Es gibt mehrere mögliche Erklärungen für dieses Paradoxon. Einerseits haben einige Wissenschaftler argumentiert, dass der Gale Crater Lake möglicherweise kein offenes Gewässer war und möglicherweise mit Eis bedeckt war, das gerade dünn genug war, um noch Sedimente eindringen zu lassen. Das Problem bei dieser Erklärung ist Wenn dies wahr wäre, würden erkennbare Hinweise zurückbleiben - einschließlich tiefer Risse im weichen sedimentären Seegestein.
Da diese Hinweise jedoch nicht gefunden wurden, bleiben den Wissenschaftlern zwei Beweislinien übrig, die nicht übereinstimmen. Wie Ashwin Vasavada, der Projektwissenschaftler von Curiosity, es ausdrückte:
"Die Neugierde durch Bachbetten, Deltas und Hunderte von vertikalen Fuß Schlamm, die in alten Seen abgelagert sind, erfordert ein starkes hydrologisches System, das Wasser und Sediment liefert, um die Felsen zu erzeugen, die wir finden. Kohlendioxid, gemischt mit anderen Gasen wie Wasserstoff, war der Hauptkandidat für den für ein solches System erforderlichen Erwärmungseinfluss. Dieses überraschende Ergebnis scheint es aus dem Rennen zu nehmen. “
Glücklicherweise ermöglichen Inkongruenzen in der Wissenschaft die Entwicklung neuer und besserer Theorien. Und während die Erkundung der Marsoberfläche weitergeht - was von der Ankunft des Mars profitieren wird ExoMars und der Mars 2020 Missionen in den kommenden Jahren - wir können zusätzliche Beweise erwarten. Hoffentlich hilft es dabei, den Weg zu einer Lösung für dieses Paradoxon zu weisen und unsere Theorien nicht noch komplizierter zu machen!
