Vor Milliarden von Jahren hatte der Mars flüssiges Wasser in Form von Seen, Bächen und sogar einem Ozean auf seiner Oberfläche, der einen Großteil seiner nördlichen Hemisphäre bedeckte. Die Beweise für diese wärmere, feuchtere Vergangenheit sind an vielen Stellen in der Landschaft in Form von Schwemmfächern, Deltas und mineralreichen Tonvorkommen geschrieben. Seit über einem halben Jahrhundert diskutieren Wissenschaftler jedoch, ob heute auf dem Mars flüssiges Wasser existiert oder nicht.
Nach neuen Forschungen von Norbert Schorghofer, dem Senior Scientist am Planetary Science Institute, kann sich auf der Marsoberfläche zeitweise Salzwasser bilden. Obwohl es nur von kurzer Dauer ist (nur wenige Tage im Jahr), würde das potenzielle Vorhandensein saisonaler Sole auf der Marsoberfläche viel über die saisonalen Zyklen des Roten Planeten aussagen und dazu beitragen, eines seiner beständigsten Rätsel zu lösen.
Schorghofers Studie mit dem Titel „Mars: Quantitative Bewertung der Krokusschmelze hinter Felsbrocken“ erschien kürzlich in Das astrophysikalische Journal. Um die Frage zu beantworten, ob saisonaler Wasserfrost schmelzen und so flüssiges Wasser produzieren kann, betrachtete Schorghofer eine Reihe quantitativer Modelle sowie aktualisierte Informationen zur Wärmekonvektion und ein dreidimensionales Modell der Oberflächenenergiebilanz.
Während ein Großteil des Wassers, das einst auf dem Mars existierte, in Form seiner polaren Eiskappen erhalten geblieben ist, ist das Vorhandensein von flüssigem Wasser sehr schwer zu bestimmen. Der Planet durchläuft saisonale Zyklen wie die Erde, was zu dem Schluss führen würde, dass dieses Eis regelmäßig schmilzt. Die Niederdruckumgebung und die schnellen Temperaturänderungen auf dem Mars führen jedoch dazu, dass dieses Eis lange vor Erreichen seines Schmelzpunkts sublimiert.
Auf dem Mars liegt der atmosphärische Druck zwischen 0,4 und 0,87 Kilopascal (kPa), was weniger als 1% des Erddrucks auf Meereshöhe entspricht. Dies bringt es nahe an den Tripelpunktdruck von H.2O - der Mindestdruck, der erforderlich ist, damit flüssiges Wasser vorhanden ist. Währenddessen erwärmt sich die Oberfläche sehr schnell, wenn sie Sonnenschein ausgesetzt wird, was zu massiven Temperaturänderungen im Laufe des Tages führt.
Wie Schorghofer kürzlich in einer Pressemitteilung des PSI erklärte:
„Der Mars hat viele kalte eisreiche Regionen und viele warme eisfreie Regionen, aber eisige Regionen, in denen die Temperatur über den Schmelzpunkt steigt, sind ein Sweet Spot, der kaum zu finden ist. An diesem Sweet Spot würde sich flüssiges Wasser bilden. “
Schorghofer stellt sich vor, dass sich diese „Sweet Spots“ in den mittleren Breiten um die hervorstehende Topographie befinden (z. B. Felsbrocken und hohe Felsformationen). Während des Winters warfen diese Regionen kontinuierlich Schatten und erzeugten Umgebungen mit sehr kalten Temperaturen, in denen sich Wasserfrost ansammeln konnte.
Wenn der Frühling kommt, werden dieselben Stellen direktem Sonnenlicht ausgesetzt. Dies würde dazu führen, dass die Wasserfröste nach ein oder zwei Mars-Tagen (auch bekannt als Sols) bis nahe an den Schmelzpunkt des Wassers erhitzt werden. Nach Schorghofers detaillierten Modellberechnungen würde sich die Temperatur sehr schnell ändern und von -128 ° C am Morgen auf -10 ° C am Mittag steigen.
Überall dort, wo sich diese Wasserfrostablagerungen auf salzreichem Boden bildeten, würde ihr Schmelzpunkt bis zu dem Punkt gesenkt, an dem sie bei -10 ° C schmelzen würden. Dies bedeutet, dass nicht der gesamte Frost sublimieren und gasförmig werden würde. Ein Teil davon würde sich in Sole verwandeln, die so lange Bestand hat, bis das gesamte Eis entweder geschmolzen oder zu Dampf geworden ist. Dieses saisonale Muster würde sich im folgenden Jahr erneut wiederholen.
Ähnlich wie in der südlichen Polarregion können sich im Winter auch Kohlendioxidfröste in den Schattenbereichen hinter der hervorstehenden Topographie ansammeln. Das Schmelzen von Wasserfrösten würde daher erst stattfinden, nachdem das Trockeneis verdampft war - ein Punkt, den Wissenschaftler als „Krokusdatum“ bezeichnen. Ein oder zwei Sole nach diesem Datum beginnen flüssiges Wassereis aufzutauen, um Wasser zu erzeugen - bekannt als „Krokusschmelzen“.
Diese Ergebnisse bauen auf früheren Experimenten der NASA auf, die zeigten, dass chloratreiche Umgebungen auf dem Mars der wahrscheinlichste Ort sind, um Wasser zu finden. Ähnliche Untersuchungen wurden von zahlreichen Wissenschaftsteams durchgeführt, die in Frage gestellt haben, ob saisonale Merkmale in der Umgebung der Marsäquatorregionen - bekannt als Recurring Slope Lineae (RSL) oder „Hangstreifen“ - das Ergebnis der Bildung von Sole sind.
Bisher gibt es widersprüchliche Hinweise darauf, was diese Merkmale verursacht und ob sie das Ergebnis von Sandlawinen („trockene“ Mechanismen) oder flüssigem Wasser aus Grundwasserquellen, schmelzendem Oberflächeneis oder der Bildung von Sole („nasse“ Mechanismen) sind. . Wie Schorghofer erklärte, sind seine Forschungen und Modellierungen ein zusätzlicher Hinweis darauf, dass die „nasse“ Denkschule korrekt ist.
„Die Beantwortung der Frage, ob auf dem Mars tatsächlich Krokusschmelzen des saisonalen Wassereises auftritt, erforderte eine Reihe detaillierter quantitativer Berechnungen - die Zahlen sind wirklich wichtig. Es hat Jahrzehnte gedauert, um die notwendigen quantitativen Modelle zu entwickeln. “
Diesen Sommer hat die NASA Mars 2020 Der Rover startet von Cape Canaveral aus, um seine sechsmonatige Reise zum Mars zu beginnen. Dort angekommen wird es beitreten Neugierde und eine Vielzahl anderer Missionen, die derzeit nach Beweisen für die wässrige Vergangenheit des Mars suchen. Mit etwas Glück wird auch ein direkter Beweis dafür gefunden, dass dort heute flüssiges Wasser existiert! Abgesehen von einer jahrzehntelangen Debatte wäre dies eine gute Nachricht für alle, die hoffen, in Zukunft dorthin zu gehen!
