„Perseverance“ der NASA hat herausgefunden, dass die Geschichte des Wassers auf dem Mars weitaus komplizierter ist als angenommen. Das gleiche Gestein hat mindestens drei Wasserprozesse durchlaufen.

Zusammenfassung:

Die neuesten Entdeckungsergebnisse des Mars-Rover „Perseverance“ der NASA zeigen, dass die hydrologische Geschichte des Jezero-Kraters auf dem Mars weitaus komplexer sein könnte als bisher angenommen. Wissenschaftler analysierten die vom Marsrover entdeckten Gesteine ​​und stellten fest, dass diese Gesteine ​​mindestens drei verschiedene Wasserprozesse durchlaufen haben, darunter kohlendioxidreiches Grundwasser, alte Seen und später unterirdische Flüssigkeiten mit hoher Temperatur. Diese Entdeckung bedeutet, dass der frühe Mars nicht einfach eine „Wasserperiode“ erlebte, sondern möglicherweise mehrere Wassersysteme in unterschiedlichen Stadien, Quellen und Temperaturen hatte.

Die Entdeckung stammt aus einem geologischen Gebiet namens „Margin Unit“ am inneren Rand des Jezero-Kraters. Als Perseverance im Jahr 2023 hier ankam, hatten Wissenschaftler erwartet, Sedimentgestein zu finden, das mit alten Seen in Verbindung steht. Denn aus Orbitalbeobachtungen geht hervor, dass dieses Gebiet reich an Karbonatmineralien ist und auf der Erde Karbonate häufig in Wasserumgebungen wie flachen Seen und Ozeanen gebildet werden, und einige dieser Umgebungen sind sogar für das Überleben von Mikroben geeignet.

Aber als der Marsrover am Standort ankam, stellte er fest, dass es sich bei der Margin Unit nicht um die erwartete Sedimentschicht des Sees handelte, sondern hauptsächlich aus magmatischen Gesteinen bestand. Diese Gesteine ​​entstanden ursprünglich in der Magmaumgebung unter dem Mars und wurden später durch Oberflächenerosion nach und nach freigelegt. Im Vergleich zu Sedimenten, die sich durch spätere geologische Aktivitäten leicht umformen lassen, können Mineralkristalle in magmatischen Gesteinen eine detailliertere Entstehungs- und Transformationsgeschichte bewahren und sind daher zu wichtigen geologischen Archiven für die Erforschung der antiken Marsumgebung geworden.

„Perseverance“ nutzte die am Mast installierte SuperCam-Superkamera und das Laserspektrometer, um eine groß angelegte Analyse dieses Gebiets durchzuführen. SuperCam kann die Mineralzusammensetzung von Gesteinen durch Reflexion von Licht bestimmen und kann außerdem Laser auf Gesteine ​​aussenden, um in einer sehr kleinen Menge von Gesteinen sofort Plasma zu bilden, und anschließend die chemische Zusammensetzung von Gesteinen durch Analyse des vom Plasma emittierten Spektrums bestimmen. Bisher hat der Rover diese Methode verwendet, um mehr als 185 Grundgesteinsziele in der Margin Unit zu analysieren.

Forscher fanden heraus, dass es in verschiedenen Höhen offensichtliche Unterschiede im Gesteinszustand der Margin Unit gibt. Die höher gelegenen Gesteine ​​bestehen hauptsächlich aus grobkörnigen Kristallen, die reich an Olivin sind, und weisen kaum Anzeichen einer Wasserveränderung auf. Wissenschaftler glauben, dass diese Gesteine ​​ursprünglich aus einem großen Magmakörper tief unter der Erde auf dem Mars stammten und das Magma langsam abkühlte, um größere Mineralkörner zu bilden. Nach einer langen Erosionsperiode verschwand das darüber liegende Material allmählich und die ursprünglich unter der Erde vergrabenen Gesteine ​​wurden schließlich an die Oberfläche freigelegt.

Aber in tiefer gelegenen Gebieten in der Nähe des alten Seegrunds wurden dieselben Olivingesteine ​​erheblich verändert. Es gibt eine Vielzahl von Rissen in den Olivinkörnern im Gestein, und zwischen den Rissen und den Mineralien treten auch Substanzen wie Kieselsäure auf. Diese Veränderung deutet darauf hin, dass Grundwasser einst tief in diese Gesteine ​​eingedrungen ist und mit den darin enthaltenen Mineralien chemisch reagiert hat.

Forscher sind derzeit in der Lage, die grobe Abfolge dieser Wasserwechselwirkungen anhand der Beziehung zwischen verschiedenen Mineralien zu rekonstruieren, sie sind jedoch noch nicht in der Lage, genau zu bestimmen, wie viele Jahre jedes Ereignis zurückliegt.

Die erste Wassereinwirkung könnte von kohlendioxidreichem Grundwasser herrühren. Wenn dieses Grundwasser durch das Olivingestein fließt, kommt es zu einer chemischen Reaktion und es bilden sich Karbonate. Die Karbonate lagern sich dann entlang von Rissen im Gestein ab. Als das umgebende weichere Gestein weiter erodierte, ragte die harte Karbonatfüllung schließlich über die Oberfläche hinaus und bildete die heute zu beobachtenden kammartigen Strukturen.

Dieser Prozess ist besonders bemerkenswert, da bei der Reaktion von Olivin mit Wasser auf der Erde Wasserstoff entstehen kann, der für einige Mikroorganismen eine Energiequelle sein kann. Gleichzeitig können bei dieser Reaktion auch Mineralien wie Karbonat und Kieselsäure entstehen, die chemische Spuren, die von alten Umgebungen hinterlassen wurden, und sogar potenzielle biologische Aktivitäten bewahren können.

Der zweite hydrologische Prozess könnte mit dem alten See zusammenhängen, der einst im Jezero-Krater existierte. In einigen Gesteinen kommt Silizium vor, und Forscher gehen davon aus, dass Olivin bei seiner Umwandlung in Karbonate in einer wässrigen Umgebung Kieselsäure zurücklassen kann. Gleichzeitig befinden sich diese Gesteine, die mehr Kieselsäure enthalten, hauptsächlich unterhalb des Wasserspiegels des alten Sees, sodass sie wahrscheinlich die langfristige oder wiederholte Wechselwirkung des Seewassers mit dem Marsgrundgestein aufzeichnen.

Aber die Geschichte endet nicht mit dem Verschwinden des alten Sees.

Die Forscher entdeckten außerdem eine dritte, völlig andere Wasseraktivität. An einem Standort im östlichen Teil der Margin Unit entdeckte Perseverance eine etwa 25 Zentimeter dicke Mineralader, die Mineralien wie Kalziumsulfat und Fluorit enthielt.

Fluorit ist besonders wichtig, da dieses Mineral häufig mit der Flüssigkeitsaktivität bei hohen Temperaturen in Verbindung gebracht wird. Wissenschaftler spekulieren daher, dass es nach dem Ende der frühen Grundwasser- und Seeaktivität unter der Erde im Jezero-Krater zu einer Hochtemperatur-Flüssigkeitszirkulation kam. Mit anderen Worten: In diesem Gebiet kam es später zu geologischen Prozessen, die hydrothermalen Systemen ähnelten.

Daher bewahrt das gleiche Gesteinsstück tatsächlich die Spuren, die von mindestens drei verschiedenen Wasserumgebungen hinterlassen wurden: Zuerst reagierte kohlendioxidreiches Grundwasser mit dem Gestein, dann könnte es durch altes Seewasser beeinflusst worden sein und schließlich wurde es durch unterirdische Flüssigkeiten mit hoher Temperatur verändert.

Dies unterscheidet sich offensichtlich vom früheren einfachen Modell, das die Margin Unit nur als „alte Seeuferruinen“ verstand. Forscher glauben nun, dass es sich eher um eine „Kreuzung“ handelt, an der mehrere verschiedene Wassersysteme aufeinandertreffen, als um ein geologisches Überbleibsel einer einzelnen Seeumgebung.

Diese Entdeckung hat auch besondere Bedeutung für die Suche nach antikem Leben auf dem Mars. Sowohl Karbonate als auch Kieselsäure sind Mineralien von großem Interesse für Wissenschaftler, die nach alten, bewohnbaren Umgebungen suchen, da sie nicht nur das Vorhandensein von flüssigem Wasser in der Vergangenheit widerspiegeln, sondern auch die Fähigkeit besitzen, alte chemische Informationen und potenzielle biologische Spuren zu bewahren.

Die aktuellen Ergebnisse beweisen jedoch nicht, dass in diesen Gesteinen Leben existierte. Was Wissenschaftler bestätigen konnten, ist, dass die Gesteine ​​mehrfach mit verschiedenen Arten von Wasser interagierten, von denen einige chemisch potenziell bewohnbar waren. Ob Mikroorganismen wirklich existierten, bedarf weiterer Forschung, und es könnte sogar notwendig sein, Marsproben zur detaillierteren Laboranalyse zur Erde zurückzubringen.

Für Perseverance ist diese Entdeckung ein weiterer Beweis dafür, dass es zu allzu einfachen Schlussfolgerungen führen kann, wenn man sich bei der geologischen Beurteilung ausschließlich auf Satelliten im Marsorbit verlässt. Aus der Umlaufbahn erinnert die Karbonatverteilung in diesem Gebiet leicht an alte Seen; Doch als der Rover tatsächlich am Fundort ankam, stellte er fest, dass diese Mineralien tatsächlich mehrere unterschiedliche Stadien der Grundwasser-, Seewasser- und Hochtemperatur-Flüssigkeitsaktivität aufwiesen.

Dies ist auch eine der wichtigsten Implikationen der Entdeckung von Perseverance: Der Mars erlebte in seinen frühen Tagen nicht einfach eine „Wasserperiode“, in der alles Wasser verschwand, sondern möglicherweise einen komplexeren und dynamischeren Wasserkreislaufprozess. Wasser dringt zu unterschiedlichen Zeiten, Temperaturen und Quellen weiterhin in den Boden und an die Oberfläche ein und verändert immer wieder die gleichen Gesteine.

Die Forscher hoffen daher, mithilfe dieser Gesteine ​​den Prozess des Klimawandels im Jezero-Krater und sogar im frühen Mars insgesamt weiter rekonstruieren zu können und festzustellen, wie lange die verschiedenen Stadien dauerten, wie lange sie voneinander getrennt waren und ob diese Wasserumgebungen einst langfristig stabile Lebensbedingungen für mikrobielles Leben boten.

Mit anderen Worten: Die Entdeckung von „Perseverance“ beweist nicht nur, dass „es in der Vergangenheit Wasser auf dem Mars gab“, sondern enthüllt auch eine komplexere Tatsache: Die ehemalige Wasserwelt des Mars hat möglicherweise mehrere Phasen des Wechsels von Grundwasser, Seen und Hochtemperatur-Hydrothermalsystemen durchlaufen, und diese Veränderungen könnten viel komplexer sein, als Wissenschaftler in der Vergangenheit durch Orbitalbeobachtungen ableiten konnten.