Der Rote Planet hält viele Überraschungen bereit. Der amerikanische Marsrover „Curiosity“ ist auf eine seltsame Dünenlandschaft gestoßen und hat Spuren von Sauerstoff aufgespürt.
Seit fast vier Jahren erkundet der amerikanische Marsrover „Curiosity“ bereits die Zentralregion des Gale-Kraters am Fuße des rund 5,5 Kilometer hohen Aeolis Mons. Die vergangenen Monate verbrachte das kleinwagengroße autonome Gefährt am Rande eines ausgedehnten Dünenfeldes, das sich über mehrere Kilometer erstreckt (siehe Abbildung).Planeten lernen kann.
Auf der Erde kennt man zwei unterschiedlich große Dünenformen: große, meist als Sicheldünen ausgestaltete Gebilde, die vom Wind aufgetürmt und weiter- bewegt werden, sowie kleine Rippeln, Muster im Sand, die durch die andauernden Einschläge (Impakte) von aufgewirbelten Sandkörnern entstehen. Während die Rippeln in der Regel nur wenige Zentimeter hoch sind und Wellenlängen von einigen Dezimetern besitzen, können Dünen tausendfach größere Ausmaße erreichen. Auf dem Mars dagegen hatten Raumsonden mit hochauflösenden Kameras aus ihren Umlaufbahnen neben den großen Dünen eine mittlere Variante von einigen Metern Größe erspäht. Erst auf den Nahaufnahme die „Curiosity“ vom Marsboden aus gemacht hat, sind schließlich auch die kleinen Rippeln auf den mittelgroßen Sandformationen sichtbar geworden.
Marsdünen spiegeln Planetenatmosphäre
Diese überraschende Koexistenz von kleinen Rippeln gleichsam auf den Rücken der mittelgroßen Variante stellt die ursprüngliche Erklärung der mittelgroßen Dünenformationen in Frage. Bei ihnen kann es sich nach Ansicht der Wissenschaftler um Lapotre nicht – wie zunächst angenommen – um „große Impakt-Rippeln“ handeln, die nur aufgrund anderer Schwerkraft- und Strömungsverhältnisse auf dem Mars solche XXL-Ausmaße erreicht haben: Ein und derselbe Entstehungsprozess kann nicht gleichzeitig zu Formationen unterschiedlicher Größe führen.
Selfie vom Mars: Marsrover „Curiosity“
Stattdessen ähneln sie jenen regelmäßigen Mustern, die auf der Erde auf dem Grund flacher Strömungsgewässer beobachtet werden. Ergänzend zeigen Modellrechnungen, dass Formationen solcher Größe auf dem Mars allerdings nicht durch fließende Gewässer, sondern durch Windströmungen in der dünnen Marsatmosphäre entstanden sein müssen. Dabei hängen die Ausmaße der Dünen stark von der Dichte der Atmosphäre ab. Nimmt man an, dass die Marsatmosphäre im Laufe der Zeit dünner geworden ist, sollten ältere Formationen daher andere Ausmaße besitzen als jüngere.
Woher stammt der Sauerstoff auf dem Mars?
Unterdessen hat das Kombi-Instrument „ChemCam“ an Bord des Marsrovers seit Beginn der Messungen im Herbst 2012 etwa 1500 Gesteinsproben analysiert und dabei teilweise überraschend hohe Konzentrationen an Manganoxiden (bis zu 30 Gewichtsprozent) gefunden. Dieser Befund, so die an der Auswertung beteiligte internationale Forschergruppe unter Leitung von Nina Lanza am Los Alamos National Laboratory in New Mexico, lasse interessante Rückschlüsse auf die Entwicklungsgeschichte des Roten Planeten zu. In einem Beitrag in den „Geophysical Research Letters“ skizzieren die Wissenschaftler ihre Überlegungen über den Ursprung der Oxide. Da die Entstehung von Manganoxiden neben der Existenz von flüssigem Wasser eine deutlich höhere Sauerstoffkonzentration erfordere als etwa die Bildung von – ebenfalls auf dem Mars vorhandenen – Eisenoxid (Rost), müsse auch der Sauerstoffgehalt in der Marsatmosphäre zeitweise deutlich größer gewesen sein als bislang angenommen. Auf der Erde waren solche Manganoxide erst entstanden, nachdem frühe Lebensformen die Photosynthese entwickelt und so die Atmosphäre mit Sauerstoff angereichert hatten. Dies bedeutet nach Ansicht der Forscher aber nicht automatisch, dass die gefundenen Manganoxid-Konzentrationen auf die Sauerstoff produzierende Wirkung einfacher Lebensformen auf dem Mars schließen lässt. Für eine Sauerstoff-Anreicherung der Marsatmosphäre gebe es auch eine nachvollziehbare nicht-biologische Erklärung. Da an vielen Orten auf dem Mars Hinweise auf einstmals größere Mengen an flüssigem Oberflächenwasser gefunden wurden, vermuten die Marsforscher einen Zusammenhang zwischen dem Verschwinden dieser Wassermengen und der Bildung der Manganoxide.
Zweifellos sind große Teile des einstigen Marsozeans heute noch als Grundeis unter der Oberfläche des Planeten verborgen. Daneben war der atmosphärische Wasserdampf nach einem frühen Verlust des Mars-Magnetfelds aber auch ungeschützt der ionisierenden ultravioletten Strahlung der Sonne ausgesetzt, die für eine Aufspaltung in Wasserstoff- und Sauerstoffatome sorgte. Während die leichten Wasserstoffatome anschließend in den Weltraum entwichen, verblieben die schwereren Sauerstoffatome deutlich länger in der Marsatmosphäre. Dort haben sie zusammen mit dem restlichen Wasser für die Entstehung der Manganoxide gesorgt. Ein solches Szenario, so die Forscher abschließend, mache deutlich, dass auch bei extrasolaren Planeten eine erhöhte Sauerstoffkonzentration nicht zwingend auf biologische Prozesse an der Oberfläche dieser Himmelskörper schließen lasse.