Warum ist der Mars ausgetrocknet? Neue Studie weist auf ungewöhnliche Antworten hin

Vor Milliarden von Jahren floss ein Fluss namens Maworth Vallis durch diese Landschaft im Tal des Mars. Eine neue Studie untersucht die Wege der Marsflüsse, um zu sehen, was sie über die Wasser- und Atmosphärengeschichte des Planeten enthüllen könnten. Bildnachweis: NASA/JPL Caltech/Universität von Arizona

Der Mars war einst rot von den Flüssen. Die bewässerten Wege vergangener Flüsse, Bäche und Seen sind heute auf der ganzen Welt sichtbar. Aber vor etwa drei Milliarden Jahren versiegte alles – und niemand weiß warum.

„Die Leute haben unterschiedliche Ideen entwickelt, aber wir sind uns nicht sicher, warum sich das Klima so dramatisch verändert hat“, sagte der Geophysiker Edwin Kite von der University of Chicago. „Wir möchten es wirklich verstehen, besonders weil es der einzige Planet ist, von dem wir sicher wissen, dass er sich von bewohnbar zu unbewohnbar verändert hat.“

Kite ist der Erstautor einer neuen Studie, die die Wege der Flüsse auf dem Mars untersucht, um zu sehen, was sie über die Geschichte des Wassers und der Atmosphäre des Planeten verraten können.

Bisher gingen viele Wissenschaftler davon aus, dass der Verlust von Kohlendioxid aus der Atmosphäre, das zur Erwärmung des Mars beitrug, die Ursache des Problems war. Aber die neuen Ergebnisse, veröffentlicht am 25 Wissenschaftlicher Fortschrittdeutet darauf hin, dass die Veränderung durch den Verlust einer anderen wichtigen Komponente verursacht wurde, die den Planeten warm genug hielt, damit Wasser fließen konnte.

Aber wir wissen immer noch nicht, was es ist.

Wasser, Wasser überall, kein Tropfen zu trinken

1972 waren Wissenschaftler erstaunt, Bilder von der NASA-Mission Mariner 9 zu sehen, als sie den Mars aus dem Orbit umkreiste. Die Bilder zeigten eine mit Flusseinzugsgebieten übersäte Landschaft – ein Beweis dafür, dass der Planet einst reichlich flüssiges Wasser hatte, auch wenn er heute knochentrocken ist.

Da der Mars keine tektonischen Platten hat, um Felsen im Laufe der Zeit zu bewegen und zu begraben, sind alte Flussspuren immer noch an der Oberfläche wie hastig aufgegebene Beweise.

Dies ermöglichte es Kite und seinen Mitarbeitern, darunter der Doktorand Boyen Van von der University of Chicago sowie Wissenschaftler der Smithsonian Institution, des Institute of Planetary Sciences, des California Institute of Technology, des Jet Propulsion Laboratory und von Aeolis Research, die Karten auf der Grundlage zu analysieren Tausende von Bildern, die von Satelliten aus dem Orbit aufgenommen wurden. Basierend darauf, welche Pfade sich überschneiden und wie stark sie dem Wetter ausgesetzt sind, erstellte das Team eine Zeitachse, die zeigt, wie sich die Aktivität des Flusses in Höhe und Breite über Milliarden von Jahren verändert hat.

Dann können sie dies mit der Simulation verschiedener Wetterbedingungen kombinieren und sehen, welche am besten passen.

Warum ist der Mars ausgetrocknet?  Neue Studie weist auf ungewöhnliche Antworten hin

Jahrelang haben Forscher darüber diskutiert, ob der Mars genug Wasser hat, um einen Ozean zu bilden, wie dieses anschauliche Konzept zeigt. Bildnachweis: NASA/GSFC

Das planetare Klima ist sehr komplex, mit vielen, vielen Variablen im Hinterkopf – besonders wenn Sie Ihren Planeten in der „gemäßigten“ Zone halten wollen, wo es warm genug ist, dass das Wasser flüssig ist, aber nicht so heiß, dass es kocht. Die Wärme kann von der Sonne des Planeten kommen, aber sie muss nahe genug sein, um Strahlung zu empfangen, aber nicht so nahe an der Strahlung, dass sie die Atmosphäre entfernt. Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan können Wärme in der Nähe der Planetenoberfläche einfangen. Wasser selbst spielt auch eine Rolle; Sie können als Wolken in der Atmosphäre oder als Schnee und Eis auf der Oberfläche existieren. Schneekappen wirken in der Regel wie ein Spiegel, um das Sonnenlicht in den Weltraum zu reflektieren, aber Wolken können je nach Höhe und Zusammensetzung Licht entweder einfangen oder reflektieren.

Kite und seine Kollegen ließen mehrere verschiedene Kombinationen dieser Faktoren in ihren Simulationen laufen und suchten nach Bedingungen, die den Planeten warm genug machen könnten, um für mehr als eine Milliarde Jahre zumindest etwas flüssiges Wasser in Flüssen zu haben – aber dann plötzlich verloren.

Aber als sie die verschiedenen Simulationen verglichen, sahen sie etwas Überraschendes. Eine Änderung der Kohlendioxidmenge in der Atmosphäre änderte nichts am Ergebnis. Das heißt, die treibende Kraft für den Wandel scheint nicht Kohlendioxid zu sein.

„Kohlendioxid gilt als Treibhausgas, daher war es bereits ein führender Kandidat, um das Austrocknen des Mars zu erklären“, sagte Kate, eine Expertin für das Klima anderer Welten. “Aber diese Ergebnisse zeigen, dass es nicht so einfach ist.”

Es gibt mehrere alternative Möglichkeiten. Die neuen Beweise passen gut zu dem in der Studie von Kite aus dem Jahr 2021 vorgeschlagenen Szenario, in dem eine Schicht dünner Eiswolken hoch in der Marsatmosphäre wie das transparente Glas eines Gewächshauses wirkt und Wärme einfängt. Andere Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass Wasserstoff, wenn er aus dem Inneren des Planeten freigesetzt worden wäre, möglicherweise mit Kohlendioxid in der Atmosphäre reagiert hätte, um Infrarotstrahlung zu absorbieren und den Planeten zu erwärmen.

„Wir wissen nicht, was dieser Faktor ist, aber wir müssen viel davon haben, um die Ergebnisse zu erklären“, sagte Kate.

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, um zu versuchen, die potenziellen Faktoren einzugrenzen; Das Team schlägt mehrere potenzielle Tests der anhaltenden Rover-Leistung der NASA vor, die Hinweise liefern könnten.

Der Drachen und seine Kollegin Sasha Warren sind auch Teil des Wissenschaftsteams, das den NASA-Marsrover Curiosity anweisen wird, nach Hinweisen zu suchen, warum der Mars austrocknet. Sie hoffen, dass diese Bemühungen sowie Messungen der Ausdauer zusätzliche Hinweise auf das Rätsel liefern werden.

Auf der Erde haben sich viele Kräfte zusammengetan, um die Bedingungen über Millionen von Jahren bemerkenswert stabil zu halten. Aber andere Planeten haben vielleicht nicht so viel Glück. Eine der vielen Fragen, die Wissenschaftler über andere Planeten stellen, ist, wie viel Glück wir haben – das heißt, wie oft dieser Zusammenfluss im Universum vorkommt. Sie hoffen, dass die Untersuchung dessen, was mit anderen Planeten wie dem Mars passiert ist, Hinweise auf das Klima der Planeten geben kann und wie viele andere Planeten bewohnbar sein könnten.

„Es ist wirklich erstaunlich, dass wir dieses Rätsel nebenan haben, und dennoch sind wir uns immer noch nicht sicher, wie wir es erklären sollen“, sagte Kate.


Die Studie ergab, dass Eiswolken den Mars warm genug für Flüsse und Seen hätten halten können


Mehr Informationen:
Edwin S. Kite et al., Die Veränderung der räumlichen Verteilung von Wasserflussdiagrammen zeigt eine signifikante Veränderung des Treibhauseffekts auf dem Mars, Wissenschaftlicher Fortschritt (2022). DOI: 10.1126 / sciadv.abo5894

Präsentiert von der University of Chicago

das Zitat: Warum ist der Mars ausgetrocknet? Neue Studienberichte zu ungewöhnlichen Antworten (26. Mai 2022) Abgerufen am 26. Mai 2022 von https://phys.org/news/2022-05-mars-unusual.html

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