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Mars-Mission Hinweise auf flüssiges Wasser

Wasser gilt als Grundvoraussetzung für Leben. Auch auf dem Mars könnte es welches in flüssiger Form geben. Das lassen Untersuchungen der Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter und des Rovers Curiosity vermuten.

Stand: 28.04.2016

Die NASA-Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) kreist seit 2006 um den Roten Planeten und kartografiert seine Oberfläche. Jetzt hat sie Messdaten geliefert, die darauf hindeuten, dass es auf dem Mars heute noch flüssiges Wasser geben könnte. Es sei denkbar, dass salzhaltiges Schmelzwasser im Marssommer regelmäßig an Steilhängen hinabfließe.

MRO-Daten zeigen auffällige Fließstrukturen

Der Mars Reconnaissance Orbiter umrundet seit 2006 den Roten Planeten (künstlerische Darstellung).

Zu diesem Schluss sind die Forscher um Lujendra Ojha vom Georgia Institute of Technology in Atlanta gekommen, nachdem sie auffällige Fließstrukturen auf dem Mars untersucht haben. Die wenige Meter schmalen Strukturen entstehen vermutlich, wenn die Temperaturen an den Hängen über rund minus 20 Grad klettern und dann regelmäßig auch den Gefrierpunkt übersteigen. Die Wissenschaftler spekulieren, dass das Wasser entweder von Eis abschmilzt, das sich unter dem Marsboden befindet, oder dass es von Salzen aus der dünnen Marsluft gebunden wird. Ein direkter Nachweis steht allerdings noch immer aus.

"Das ist eine bedeutende Entwicklung, da sie zu bestätigen scheint, dass Wasser - wenn auch salzig - heutzutage auf der Oberfläche des Mars fließt."

NASA-Manager John Grunsfeld

Verschiedenste Hinweise auf Wasser auf dem Mars

Auch die Messungen von Marsrover Curiosity deuten darauf hin, dass es auch heute noch flüssiges Wasser auf dem Mars gibt.

Auf dem Mars wurden bereits verschiedene Wassereisvorkommen und zahlreiche Hinweise auf ausgetrocknete Gewässer gefunden. Flüssiges Wasser selbst hingegen wurde bislang noch nicht direkt beobachtet. Auch der Mars-Rover Curiosity hat schon einige Spuren, die Wasser hinterlassen hat, auf dem Mars entdeckt. Seit 2012 rollt das kleine Fahrzeug mit seinen High-Tech-Geräten an Bord über den Roten Planeten. Der Forschungsroboter hat zahlreiche Bodenproben entnommen, hunderte Gigabytes an Daten und Zehntausende Fotos zur Erde geschickt, die von Wissenschaftlern analysiert werden.

"Die meisten Leute denken an urzeitliches oder gefrorenes Wasser, wenn sie über Wasser auf dem Mars reden. Jetzt wissen wir, dies ist nicht die ganze Geschichte."

Lujendra Ojha vom Georgia Institute of Technology in Atlanta

Curiositys Hinweise auf Wasser

Glatte Kiesel aus Flüssen

Mehr als 510 verschiedene Kieselsteine vom Mars hat sich das Team um Rebecca Williams vom Planetary Science Institute in Tucson, Arizona, auf Fotos genauer angesehen. Curiosity hatte die Aufnahmen im Herbst 2012 am Gale-Krater gemacht. Ende Mai 2013 veröffentlichten die Wissenschaftler ihre Ergebnisse: Die Steine sind zwei bis vierzig Millimeter dick, wie Fluss-Sedimente auf der Erde mit Sand verbunden - und glatt. Die Form der Kiesel zeige, dass sie vom Wasser geschliffen wurden, erläuterte das Niels-Bohr-Institut der Universität Kopenhagen, das an der Analyse beteiligt war. Wenn Steine durch Wind und Sandstürme verwitterten, würden sie rau und kantig. "Wir konnten sehen, dass nahezu alle 515 von uns analysierten Kiesel flach, glatt und rund abgeschliffen wurden", betonte Asmus Koefoed.

Von der Form und Größe der Steine schlossen die Wissenschaftler auf die Flüsse: "Um diese abgerundeten Kiesel zu formen und zu bewegen, muss es fließendes Wasser mit einer Tiefe zwischen zehn Zentimetern und einem Meter gegeben haben, das etwa einen Meter pro Sekunde schnell geflossen ist", erläuterte Gruppenleiter Morten Bo Madsen.

Urzeit-See auf dem Mars

Größere Aufmerksamkeit erreichte Curiosity im Dezember 2013. Gleich sechs Artikel in der Fachzeitschrift Science beschäftigten sich mit dem Rover und seinen Messungen. Curiosity hatte auf seiner Marsreise eine fünf Meter tiefe Mulde namens Yellowknife Bay im Gale-Krater untersucht. Dort war der Rover auf ein Ensemble von feinen, mittelgroßen und groben Sedimenten gestoßen, wie sie sich in ruhigem Wasser formen.

Die Messungen von Curiosity zeigten: Vor rund 3,6 Milliarden Jahren gab es im Gale-Krater mindestens einen See.

Ruhiges Gewässer für Steinfresser

Der See existierte einige zehn- bis hunderttausend Jahre lang. Er war ruhig, bestand aus Süßwasser und besaß einige biologische Schlüsselelemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel. In so einer Umgebung können beispielsweise Mikroorganismen gedeihen, die ihre Energie aus der Zersetzung von Gestein gewinnen, sogenannte Chemolithoautotrophe.

Belege dafür, dass es dort im Wasser wirklich Leben gab, fanden die Wissenschaftler aber nicht.

Leben auf dem Mars?

"Es ist wichtig zu betonen, dass wir keine Anzeichen von urzeitlichem Leben auf dem Mars gefunden haben. Wir haben entdeckt, dass der Gale-Krater mindestens einmal in seiner fernen Vergangenheit, vor Milliarden Jahren, einen See besessen hat, der vermutlich für mikrobielles Leben geeignet war. Das ist ein großer positiver Schritt in der Marserkundung." Sanjeev Gupta, Imperial College London

Untersuchung des Mount Sharp

Im September 2014 hatte Curiosity den Mount Sharp erreicht, der fünf Kilometer hoch aus dem Gale-Krater ragt. Erste Ergebnisse lassen darauf schließen, dass der Berg einst auf dem Boden eines riesigen Sees entstanden ist. Die NASA-Wissenschaftler vermuten, dass Flüsse über Millionen von Jahren Sand und Schlamm zum See transportiert haben. Dies würde bedeuten, dass es auf dem Mars ein beständiges feuchtwarmes Klima gab, das die Existenz von Seen über einen langen Zeitraum begünstigte.

Wasser auf dem Mars und in seinem Inneren

Vor 4,5 Milliarden Jahren hat der Mars wahrscheinlich 6,5mal so viel Wasser besessen wie heute. Das meiste Wasser ist mittlerweile von der Marsoberfläche verschwunden. Es könnte sich teils ins All verflüchtigt haben, teils in den unterirdischen Gletschern gefangen sein, die ein anderes Forscherteam mithilfe der Sonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) in den mittleren Breiten des Roten Planeten entdeckt hatte. Radarmessungen zeigten massive Wassereis-Gletscher unter einer dicken, schützenden Staubschicht. "Wir haben berechnet, dass die Gletscher mehr als 150 Milliarden Kubikmetern Eis entsprechen", berichtete Nanna Bjørnholt Karlsson von der Universität von Kopenhagen. "Diese Menge Eis könnte die gesamte Marsoberfläche mit 1,1 Metern Eis bedecken. Das Eis der mittleren Breiten ist daher ein wichtiger Teil des Wasserreservoirs auf dem Mars."

Ein bisschen Wasser versteckt sich auch im Marsboden: Als Curiosity eine Schaufel voll Marsboden in einer speziellen Analysekammer auf 835 Grad Celsius erhitzte, löste sich Wasser aus der Probe. Hochgerechnet enthält der Marsboden rund zwei Prozent Wasser.

Verdunstender Reif auf dem Mars

Mitte April 2015 lieferten Curiositys Messungen Hinweise auf eine Art Salzlauge, die sich aus Luftfeuchtigkeit bildet. "Wir haben die Substanz Kalziumperchlorat im Boden entdeckt. Unter den richtigen Bedingungen absorbiert sie Wasserdampf aus der Atmosphäre", erläutert Morten Bo Madsen von der Universität Kopenhagen. "Wenn es Nacht wird, kondensiert ein Teil des Wasserdampfs aus der Atmosphäre auf der Planetenoberfläche als Reif, aber das Kalziumperchlorat ist sehr stark absorbierend und bildet mit dem Wasser eine Salzlauge, wobei der Gefrierpunkt sinkt und der Reif so zu einer Flüssigkeit werden kann." Der Boden sei so porös, dass diese einige Zentimeter tief einsickere. Tagsüber verdampfe das Wasser dann wieder. Aber für Leben gebe es vermutlich zu wenig Wasser und es sei zu kalt.

Perchlorate sind auf dem Mars weit verbreitet. Die Forscher erwarten deshalb, dass dieser Prozess nicht nur im Gale-Krater stattfindet, wo Curiosity ihn aufgestöbert hat. Dafür spricht auch, dass Wissenschaftler bereits Spuren ausgetrockneter Seen und Flüsse entdeckt haben. Auch im Gale-Crater hatte Curiosity bereits Sedimentablagerungen aufgespürt, die darauf hinweisen, dass es dort einst große Mengen flüssiges Wasser gegeben hat. "Die Sedimentplatten auf dem Boden sind eben, sodass alles darauf hindeutet, dass der gesamte Gale-Krater einmal ein großer See gewesen sein könnte", berichtet Madsen.

Curiosity findet Stickstoffverbindungen

März 2015: Der Schatten von Marsrover Curiosity

Curiosity schnüffelt auf dem Mars aber nicht nur nach Wasser. Auch Hinweise auf 70 bis 1.100 ppm (= parts per million, Teile pro einer Million Teile) Nitrat hat der Rover dort bereits entdeckt. Die Stickstoffverbindung sei wahrscheinlich durch Hitzeschocks bei Einschlägen oder Blitzen entstanden, wie Jennifer Stern von der US-Raumfahrtbehörde NASA und ihre Kollegen in den "Proceedings" der US-Akademie der Wissenschaften (PNAS) veröffentlichten. Irdisches Leben benötige eine Quelle von chemisch fixiertem Stickstoff für die Synthese wichtiger Biomoleküle. Auf dem Mars könnte dieser Stickstoff einen einfachen Kreislauf auf der Oberfläche des urzeitlichen Mars ermöglicht haben und damit eine biochemisch zugängliche Stickstoffquelle.

Curiosity im Detail

Kohlenmonoxid als Ursprung für Marsmikroben

In einer weiteren Studie hat Gary King von der Louisiana State University eine potenzielle Energiequelle für urzeitliche Marsmikroben identifiziert: Kohlenmonoxid (CO), das in der Marsatmosphäre relativ häufig ist. Das Kohlenmonoxid könnte den Stoffwechsel von Mikroorganismen auf oder im Boden des Roten Planeten antreiben, schreibt der Wissenschaftler. Kürzlich entdeckte salzliebende irdische Bakterien, die Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid verstoffwechseln, seien geeignete Modellorganismen für mögliche derartige Marsmikroben, betont King.

Lebensfreundliche Bedingungen entdeckt

Curiosity hat außerdem die Marsatmosphäre untersucht. Darunter waren vier Messungen innerhalb von 60 Marstagen (1 Marstag = 24 Stunden 37 Minuten), bei denen die Methankonzentration bis zum Zehnfachen angestiegen war. Christopher Webster von der NASA erklärte im Dezember 2014, dass die stark schwankenden Methankonzentrationen darauf hinwiesen, dass sich in der Nähe des Rovers eine Methanquelle befindet. Auf der Erde ist Methan zumeist biologischen Ursrpungs. Auf dem Mars sei der Ursprung noch ungeklärt, so der Forscher.
Zudem entdeckte Curiosity bei einer Bohrung im Gale-Krater unterschiedliches organisches Material, das Kohlen- und Wasserstoffe in Verbindungen beinhalten, etwa Chlorbenzol. Solche organischen Moleküle sind eine chemische Voraussetzung für Leben, auch wenn sie ohne Leben auftreten können. Das von Curiosity entdeckte organische Material stammt entweder vom Mars selbst oder es ist durch Meteoriten auf dem Mars gelandet. Curiositys Entdeckungen würden nicht beweisen, dass es früher lebende Mikroben auf dem Mars gab, aber sie zeigen, dass es durchaus Bedingungen auf dem früheren Mars gab, die Leben ermöglicht hätten.

Kommen Sie mit zum Mount Sharp!

Mineral Hämatit aufgespürt

Curiositys erstes Bohrloch am Fuße des Mount Sharp lieferte im November 2014 Hinweise auf Hämatit. Der Staub enthält viel mehr davon als alle anderen Gesteins- und Bodenproben, die Curiosity bisher genommen hat. Für die Mars-Forscher ist das eine gute Nachricht, denn die Sonde Mars Reconnaisance Orbiter MRO hatte dieses Mineral bereits mit einer Analyse aus dem Orbit vorhergesagt. Das bedeutet, die Messungen von MRO stimmen und lassen sich für die Steuerung des Rovers benutzen. Außerdem lässt sich mithilfe des Hämatits darauf schließen, welche Umweltbedingungen einst herrschten, als er gebildet wurde.

Neues vom Mars

Strahlenbelastung

Forscher der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) messen die Strahlung auf dem Roten Planeten, um herauszufinden, ob bemannte Marsmissionen möglich sind. Der von ihnen entwickelte Strahlenmonitor RAD (Radiation Assessment Detector) befindet sich an Bord des Rovers Curiosity. 2013 veröffentlichten sie ein vorläufiges Ergebnis: Bei einem Aufenthalt von 500 Tagen auf der Marsoberfläche und einer An- und Abreise, die jeweils ein halbes Jahr dauert, wären Astronauten einer Strahlung von rund 1,0 Sievert ausgesetzt. Damit liegt die Gesamtbelastung über der Grenze von etwa 0,8 Sievert, der Astronautinnen und Astronauten in ihrer gesamten Laufbahn ausgesetzt sein dürfen. Insgesamt führt die Strahlenbelastung zu einem um drei Prozent erhöhten Krebsrisiko. Günther Reitz, vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und Co-Autor der Studie, erklärt: "Die Astronauten müssten ihre Behausung eingraben, ab drei bis vier Metern im Marsboden wäre die Strahlung größtenteils abgeschirmt."

Farbspiele

Eine kleine Überraschung gab es bei Curiositys erster Bohrung: Der Rover bohrte einen roten Stein an. Doch der Staub, den er aus dessen Inneren dann analysierte, war grau. NASA-Wissenschaftler vermuten, chemische Reaktionen mit Sauerstoff könnten den Mars rot gefärbt haben, aber eben nur oberflächlich.
In der Gesteinsprobe entdeckten die NASA-Wissenschaftler Spuren von Schwefel, Stickstoff, Phosphor und Kohlenstoff. Diese Elemente spielen bei der Entstehung von Leben eine wichtige Rolle. Bei Bodenproben fand er im Marssand neben Sauerstoff und Chlorgas auch einfache Kohlenstoff-Verbindungen. Diese sind die molekulare Basis allen irdischen Lebens. Die NASA warnte allerdings eindringlich vor vorschnellen Schlüssen und übertriebenen Erwartungen. "Curiositys zweiter Name ist Geduld", sagte der Leiter der Mars-Mission, John Grotzinger.

Curiosity wird zum Bergsteiger

Mount Sharp

Curiosity war am 6. August 2012 auf dem Mars gelandet. Im Juni 2013 machte sich der Forschungsroboter auf den Weg zum Mount Sharp, den er Anfang November 2014 erreichte. Die Mission verläuft nahezu reibungslos, wären da nicht Schäden an den Rädern, die seit Ende 2013 Sorgen machen. Die NASA hatte die Route des Rovers extra verändert, damit er zum Mount Sharp durch ebeneres Terrain fahren konnte. Auch die Bergroute selbst wurde korrigiert: Der Rover sollte schneller mit dem Anstieg beginnen, da der neue Weg wissenschaftlich interessanter sei.

Noch halten die Reifen durch ...

Ende April 2016 meldete die NASA, dass der Marsrover eine fast zweimonatige Fahrt über das bislang schroffste Gelände seiner Route prima gemeistert hat. 400 Meter weit sei er im unteren Bereich von Mount Sharp über das sogenannte "Naukluft-Plateau" aus Sandstein gerollt. Die Wissenschaftler hatten sich Sorgen um seine sechs Alureifen gemacht, die schon vorher Löcher und Risse hatten. Die Fahrt habe ihre Abnutzung aber nicht weiter beschleunigt. Curiosity wird weiter den Mount Sharp untersuchen. Möglicherweise stößt der Forschungsroboter auf noch unbekannte Objekte, die er dann genauer erkunden darf.

Das Rocknest ganz aus der Nähe!

Schon die Landung war eine Sensation

Nächste Mission bereits in Planung

Die US-Raumfahrtbehörde plant schon ihren nächsten Mars-Roboter. "InSight" soll er heißen und 2018 auf den Roten Planeten geschickt werden. Er soll Tiefenbohrungen vornehmen und so das Innere des Mars genauer untersuchen. So soll herausgefunden werden, ob das Innere des Planeten flüssig oder fest ist, und warum die Oberfläche des Mars nicht wie die der Erde aus tektonischen Platten besteht. Dabei werden auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau beteiligt sein.


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Hugo, Mittwoch, 05.November, 20:50 Uhr

14.

Wo sind denn nun die kleinen grünen Männchen ?

skeptik, Dienstag, 16.September, 05:36 Uhr

13. Foto nr. 13

Wie ihr euch über forschungsgelder sorgen macht ist herzallerliebst x3 :) denkt mal darüber nach wie die "selfie" bilder VOM MARS entstanden sind nachdem ihr bild 13 gesehen habt. Soviel kann das nicht kosten wenn man sich beim faken so wenig mühe gibt. Ganz ehrlich das teil cruised am ende durch arizona... Augen auf beim Autokauf ;)

Christoph, Montag, 30.September, 21:03 Uhr

12. Curiosity

Ich finde die Marsmissionen das spannenste Projekt, was die Menschheit zur Zeit durchführt und zwar, weil damit die Frage adressiert wird, wie das Leben entstanden ist. Kann das nur unter irdischen Bedingungen geschehen, oder auch unter anderen Bedingungen passieren? Erkenntnisse darüber helfen die ewige Frage des Menschen nach dem Woher zu beantworten. Leider bringen nur die Amerikaner den dafür notwendigen Idealismus auf. Ihr Geld ist aber dafür wesentlich besser investiert als in Kriegen oder anderen Finanzabenteuern.

Matthias, Mittwoch, 22.Mai, 17:10 Uhr

11. Rechtfertigungsdruck ist fehl am Platze.

Wissenschaft ist, genau wie Kunst, ein Teil der menschlichen Kultur. Wer meint, diese Mission sei teuer, sei vorsichtig daran erinnert, dass im Rahmen der Griechenlandkrise ganz andere Beträge (etwa das Hundertfache) aufgerufen wurden - und da ging es NICHT darum, dorthin zu gehen, wo noch nie ein Mensch gewesen ist, sondern lediglich darum, jenen Schlamassel gerade zu rücken, der in anderen Ländern angerichtet wurde.
Wer dre Ansicht ist, an den einzelnen Wissenschaftsprogrammen herumkürzen zu müssen, um z.B. mehr Geld für Entwicklungshilfe zu haben, muss konsequenterweise auch anfangen, Opern und Theater zu schließen.
Wenn wir anfangen, die Kultur, die uns Menschen ausmacht, kaputtzusparen (und hier ist die Wissenschaft ausdrücklich mit einbezogen), hören wir langsam auf, Menschen zu sein.

raumfahrtfan, Samstag, 16.Februar, 14:40 Uhr

10.

Einen Menschen auf den Mars zu schicken... das war der Traum einer 1970er Technologie. Doch seither hat die Elektronik und Computertechnologie zugelegt. Was kann ein Mensch auf dem Mars schon leisten, was ein Roboter nicht auch könnte. Dazu noch um so vieles billiger. Danke für jeden tollen Bericht über "unseren" Aufbruch ins nahe Weltall.