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MARS
Temperaturmessung in der Vergangenheit
von Stefan Deiters
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17. Oktober 2011

Wissenschaftlern ist es erstmals gelungen, die Oberflächentemperatur auf dem jungen Mars direkt zu bestimmen. Danach war es auf dem Planeten einst tatsächlich deutlich feuchter und wärmer als heute. Zu dem Resultat gelangten die Forscher durch die Analyse eines vier Milliarden Jahre alten Meteoriten, der von der Oberfläche des Mars stammt.

ALH84001

Der Marsmeteorit ALH84001 ist rund vier Milliarden Jahre alt. Bild: NASA / JSC / Stanford University

Die Wissenschaftler vom California Institute of Technology (Caltech) untersuchten Carbonat-Minerale in dem bekannten Mars-Meteoriten ALH84001, den man 1984 in der Antarktis gefunden hat. Der Meteorit ist rund vier Milliarden Jahre alt und wurde durch einen Meteoriteneinschlag auf dem Mars vor etwa 16 Millionen Jahren ins All geschleudert. Er ging dann vor etwa 13.000 Jahren in der Antarktis nieder. Im Inneren des Meteoriten hat sich Gestein aus der Entstehungszeit des Brockens erhalten. Dessen Analyse ergab nun, dass sich die dort entdeckten Carbonat-Minerale bei einer Temperatur von etwa 18 Grad Celsius gebildet haben müssen.

"Faszinierend ist, dass 18 Grad Celsius nicht wirklich warm oder kalt ist", meint Geobiologe Woody Fischer, der an der Untersuchung beteiligt war. "Es ist ein bemerkenswertes Ergebnis." Die Temperatur in der Frühzeit des Mars verrät den Wissenschaftlern einiges über das damalige Klima auf dem roten Planeten - beispielsweise auch, ob es dort einmal flüssiges Wasser gab. Raumsonden und Rover haben dafür inzwischen zahlreiche Anhaltspunkte gefunden. Da die durchschnittliche Temperatur auf dem Mars heute -63 Grad Celsius beträgt, bedeutet dies aber, dass es auf dem Planeten einmal deutlich wärmer gewesen sein muss. Dafür gab es jedoch bislang keine direkten Belege - bis jetzt. "Es wurden viele Ideen über ein wärmeres und feuchteres Klima auf dem Mars entwickelt", so Fischer. "Es gab allerdings bislang kaum Datenmaterial, dass diese Vermutungen auch stützt."

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Die jetzt in einem Beitrag für die Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) vorgestellte Untersuchung liefert zumindest den ersten - und bislang einzigen - Datenpunkt. "Sie beweist, dass es in der frühen Geschichte des Mars zumindest einen Ort auf dem Planeten gab, auf dem es mindestens für einige Stunden oder Tage ein erdähnliches Klima gegeben hat", urteilt der Geologe und Geochemiker John Eiler, der auch an der Studie beteiligt war. Der von den Forschern analysiere Marsmeteorit hatte Ende der 1990er Jahr für Schlagzeilen gesorgt, weil einige Wissenschaftler glaubten, darin Lebensspuren entdeckt zu haben (astronews.com berichtete).

"Es war teuflisch schwierig herauszufinden, wie die Carbonate überhaupt entstanden sind", so sich Eiler. Im Prinzip seien dafür mehrere Prozesse vorstellbar, die sich in ganz unterschiedlichen Temperaturbereichen abspielen - von über 700 Grad Celsius bis unter den Gefrierpunkt. Um hinter dieses Geheimnis zu kommen, haben die Forscher daher versucht, die Temperatur, bei der die Carbonate entstanden sind, unabhängig zu bestimmen und zwar durch ein Isotopenthermometrie genanntes Verfahren. Dazu hat das Team den Anteil der beiden seltenen Isotope Sauerstoff-18 und Kohlenstoff-13 gemessen.

Carbonate bestehen aus Kohlenstoff und Sauerstoff, so dass sich bei ihrer Entstehung auch Verbindungen zwischen den beiden seltenen Isotopen bilden - und zwar umso häufiger, je niedriger die Temperatur ist. Aus der Messung dieses Anteils lässt sich also auf die Temperatur schließen, die bei der Entstehung der Carbonate geherrscht haben muss. Als Ergebnis erhielten die Wissenschaftler 18 Grad Celsius - mit einem Fehler von plus/minus vier Grad.

Damit scheiden viele zuvor vorgeschlagene Prozesse für die Entstehung der Carbonate aus. Zudem müssen sie angesichts dieser milden Temperaturen in flüssigem Wasser entstanden sein. "Carbonat-Minerale bilden sich bei 18 Grad Celsius nicht anders als in flüssigem Wasser", so Eiler. Der sich daraus ergebende Entstehungsprozess spricht nach Ansicht der Wissenschaftler allerdings nicht für wirklich lebensfreundliche Bedingungen an der Stelle, an der sich die Carbonate bildeten. Das Wasser dürfte nämlich innerhalb weniger Stunden wieder verdampft sein.

Die Ergebnisse würden jedoch zeigen, dass es an einer bestimmten Stelle auf dem Mars zumindest für kurze Zeit einmal in gewisser Weise erdähnliche Umweltbedingungen gegeben hat. Ob die Funde in ALH84001 allerdings repräsentativ für den gesamten Planeten sind oder nur eine lokale Besonderheit darstellen, lässt sich bislang nicht sagen.  

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siehe auch
Marsrover Spirit: Mars war früher warm und feucht - 4. Juni 2010
Marsmeteoriten: Rätsel um Herkunft der Marsmeteoriten gelöst - 22. November 2002
Marsmeteoriten: Gab es doch Leben auf dem Mars? - 9. August 2002
Marsmeteoriten: Neue Hinweise auf primitives Leben - 14. Dezember 2000
Mission Mars - die astronews.com-Berichterstattung über die Erforschung des roten Planeten
Links im WWW
California Institute of Technology
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