Methan-Ausbrüche erwärmten möglicherweise den frühen Mars
Diese Ergebnisse könnten eventuell auf der Suche nach Leben im Universum helfen
Das Vorhandensein von Wasser auf dem alten Mars ist ein Paradox. Es gibt viele geographische Beweise, dass regelmäßig Flüsse auf der Oberfläche des Planeten flossen. Doch in jener Zeit, in der diese Gewässer vor drei bis vier Milliarden Jahren geflossen sein sollen, hätte der Mars zu kalt sein müssen, um flüssiges Wasser zu unterstützen.
Wie kam es zu solchen Wärmeperioden?
Forscher von der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Science (SEAS) kamen zu dem Schluß, dass der frühe Mars möglicherweise intermittierend von einem starken Treibhauseffekt erwärmt wurde. In einer Veröffentlichung in den Geophysical Research Letters vermuten Forscher, dass Wechselwirkungen zwischen Methan, Kohlendioxid und Wasserstoff in der frühen Mars-Atmosphäre Warmzeiten geschaffen haben, die flüssiges Wasser auf der Oberfläche des Planeten ermöglicht hätten.
„Der frühe Mars ist in dem Sinne einzigartig, als dass er ein planetarisches Umfeld außerhalb der Erde hat, wo wir mit Zuversicht sagen können, dass es zumindest episodische Perioden gab, in denen das Leben hätte gedeihen können“, sagte Robin Wordsworth, Dozent für Umweltwissenschaften und Ingenieurwesen am SEAS und leitender Autor des Artikels. „Wenn wir verstehen, wie der frühe Mars war, könnte uns dies etwas über das Potenzial sagen, wie Leben auf Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zu finden wäre.
Vor 4 Milliarden Jahren war die Leuchtkraft der Sonne um etwa 30 Prozent geringer als heute und deutlich weniger Sonneneinstrahlung erreichte die Marsoberfläche. Die geringe Strahlung, die den Planeten erreichte, wurde von der Atmosphäre eingefangen, was zu warmen, feuchten Zeiträumen führte. Seit Jahrzehnten kämpfen Forscher um eine genau Modellierung, wie der Planet die Wärme isoliert haben könnte.
Der offensichtlich Schuldige ist CO2 . Kohlendioxid macht 95 Prozent der heutigen Mars-Atmosphäre aus und ist das bekannteste und reichlich vorhandene Treibhausgas auf der Erde.
Aber CO2 allein erklärt nicht die Temperaturen des frühen Mars.
„Man kann Klima-Kalkulationen machen, in dem man CO2 hinzufügt und einen atmosphärischen Druck aufbaut, der hundertmal höher ist als der heutige atmosphärische Druck auf dem Mars, und wird immer noch auf Temperaturen nahe dem Schmelzpunkt kommen“, sagte Wordsworth.
Es muss etwas anderes in der Mars-Atmosphäre gewesen sein, das zu einem Treibhauseffekt geführt hat.
Die Atmosphären von Gesteinsplaneten verlieren leichtere Gase wie Wasserstoff im Laufe der Zeit. (In der Tat ist die Oxidation, die Mars seinen unverwechselbaren Farbton gibt, eine direkte Folge des Verlustes von Wasserstoff.)
Wordsworth und seine Mitarbeiter schauten auf diese verlorenen Gase – bekannt als reduzierende Gase – um eine mögliche Erklärung für das frühe Mars-Klima zu bekommen. Insbesondere schaute das Team auf Methan, das heute nur spärlich in der Mars-Atmosphäre vorhanden ist. Vor Milliarden von Jahren könnten jedoch geologische Prozesse wesentlich mehr Methan in die Atmosphäre freigesetzt haben. Dieses Methan wäre dann langsam in Wasserstoff und andere Gase umgewandelt worden, in einem Prozess ähnlich jenem, der heute auf dem Saturnmond Titan auftritt.
Um zu verstehen, wie sich diese frühe Mars-Atmosphäre verhalten hat, musste das Team die grundlegenden Eigenschaften dieser Moleküle verstehen.
„Wenn man exotische Atmosphären betrachtet, kann man sie nicht mit der Atmosphäre der Erde vergleichen,“ sagte Wordsworth. „Man muss von den ersten Grundsätzen ausgehen. Also schauten wir was passiert, wenn Methan, Wasserstoff und Kohlendioxid kollidieren und wie sie mit Photonen in Wechselwirkung treten. Wir entdeckten, dass diese Kombination zu einer sehr starken Absorption der Strahlung führt.“
Carl Sagan spekulierte 1977 als erster, dass Wasserstoff-Erwärmung auf dem frühen Mars wichtig gewesen sein könnte. Aber heutzutage ist es das erste Mal, dass Wissenschaftler in der Lage sind, seinen Treibhauseffekt genau zu berechnen. Es ist auch das erste Mal, dass sich Methan als wirksames Treibhausgas am frühen Mars erwiesen hat.
„Diese Untersuchung zeigt, dass der Erwärmung-Effekt durch Methan und Wasserstoff unterschätzt wurde“, sagte Wordsworth. „Wir entdeckten, dass Methan und Wasserstoff und deren Wechselwirkung mit Kohlendioxid bei der Erwärmung des frühen Mars eine viel größere Rolle spielte als bisher angenommen wurde.“
Die Forscher hoffen, dass künftige Marsmissionen die geographischen Prozesse beleuchten, die vor Milliarden Jahren Methan produzierten.
„Einer der Gründe, dass der frühe Mars so faszinierend ist, ist jener, dass das Leben eine komplexe Chemie zur Entstehung braucht“, sagte Wordsworth. „Diese Episoden der Reduktion von Gasemissionen, gefolgt von der planetarischen Oxidation, könnten günstige Bedingungen für das Leben auf dem Mars geschaffen haben.“
30. Jänner 2017/SP
Verein Kuffner-Sternwarte
