Der Mars galt als tot, jetzt findet die Esa Spuren eines aktiven Vulkans

Der Mars ist womöglich nicht so inaktiv, wie er von außen scheint. Ein internationales Team hat Hinweise gefunden, dass er noch immer vulkanisch aktiv sein könnte. Diese stammen aus der Auswertung neuer Daten vom Trace Gas Orbiter (TGO) der ursprünglich europäisch-russischen Exomars-Mission. Seine Aufgabe: Spurengase in der Marsatmosphäre aufspüren.

Das hat der TGO getan – und dabei einen großen Fund gemacht. „Es war Frühsommer in der nördlichen Hemisphäre als das Team große Mengen Chlorwasserstoff gefunden hat. An einem Ort, wo er nicht hätte sein sollen und zu einer eigentümlichen Jahreszeit“, schreibt die europäische Weltraumagentur Esa.

Was bedeutet der Fund von Chlorwasserstoff?

Chlorwasserstoff (HCl) ist ein Gas, das regelmäßig in der Marsatmosphäre auftaucht. Seine Gegenwart ist an die Staub- und Wasserkreisläufe des Mars geknüpft und folgt den Jahreszeiten. Das Maximum ist stets im Winter der Nordhalbkugel verzeichnet worden. Mit einer Ausnahme. Über den Spalten des Vulkans Alba Mons taucht Chlorwasserstoff auch im Sommer auf.

Bisher führten Forschende das Gas auf salzigen Staub zurück, der mit Wasserdampf reagiert. Die Funde am Alba Mons passen nicht in dieses Muster: Sie fallen in den Nordsommer, wenn die Atmosphäre sonst kalt, trocken und arm an Staub ist.

Auf der Erde ist Chlorwasserstoff ein Marker für vulkanische Aktivität. Auf dem Mars könnte das auch zutreffen. „Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass der Mars bis vor kurzem ausreichend innere Wärme für vulkanische Aktivität bewahrt hat – wahrscheinlich sogar bis heute“, sagt einer der beteiligten Forschenden, Daniel Mège. Er ist Professor am Weltraumforschungszentrum der Polnischen Akademie der Wissenschaften und Co-Autor der Studie, die am 4. November um 20.00 veröffentlicht worden ist.

Dazu passen Aufnahmen der TGO-Kamera Cassis. Diese zeigen frische Spalten auf den Flanken von Alba Mons, teils hunderte Meter lang, die sich durch Farbänderungen der Oberfläche verraten.

An der Studie unbeteiligte Forschende halten die Ergebnisse für plausibel. „Dass der TGO Gas feststellt, setzt voraus, dass eine große Menge Gas gerade erst freigesetzt worden ist“, sagt beispielsweise der Berliner Planetenforscher und Marsexperte Ralf Jaumann gegenüber ingenieur.de. Er spricht von einem „sehr starken Indiz, dass im Untergrund des Planeten Wärme freigesetzt wird“.

Ist die vulkanische Aktivität eine Überraschung?

Dass der Mars vulkanisch gewesen ist, ist seit langem bekannt. Seine Oberfläche ist dominiert von mächtigen Vulkanen. Der größte Berg aller Himmelskörper im Sonnensystem findet sich dort: der Olympus Mons mit 21 km bis 26 km Höhe, je nach Rechnung.

Bekannt ist auch, dass es auf dem Mars bis vor kurzem – im kosmischen Maßstab – Vulkanausbrüche gegeben hat. „Die jüngsten Lavaströme auf dem Mars sind höchstens 50.000 Jahre alt“, sagt Jaumann. Wegen der Messunsicherheiten könnten sie auch jünger sein. Womöglich liegt der letzte Lavafluss in der jüngeren Vergangenheit.

Zu solchen Aussagen kommen Weltraumforschende durch Analyse der erstarrten Lava. Das geologische Alter von Strukturen an der Planetenoberfläche lässt sich anhand der Dichte der Meteoritenkrater statistisch bestimmen. Je mehr Krater, desto älter. Auf dem Mars gibt es erstarrte Lavaströme ohne jeden Einschlagskrater.

Frische Lavaflüsse sind aber bislang nicht beobachtet worden. Neu an den nun veröffentlichten Forschungsergebnissen ist deshalb der Hinweis auf gegenwärtige vulkanische Aktivität. Der Mars ist im geologischen Sinne nicht tot; er schläft nur.

Wie hat sich Vulkanismus auf dem Mars entwickelt?

Ganz grob hat sich der Vulkanismus in drei Stufen entwickelt:

• Der Mars ist wie alle anderen Planeten aus der protoplanetaren Scheibe der Sonne entstanden, einer riesigen Spirale aus Gas und festen Teilchen. Die schweren Elemente sind durch die Schwerkraft mit der Zeit ins Innere gewandert – und haben dort zur Bildung der Gesteinsplaneten beigetragen. Indem die schweren Elemente – vor allem Eisen – langsam aus der Scheibe zu Planeten kollabiert sind, haben sie sich durch Reibung aufgeheizt. Im Urzustand war der Mars ein Ball aus geschmolzenem Gestein. Wie eine glühende Gesteinssuppe, die einmal zum Kochen gebracht wurde.
• Die Gesteinssuppe war nun vom kalten Weltraum umgeben und ist abgekühlt. Außen hat sich eine Kruste gebildet – als hätte jemand einen Deckel auf den Suppentopf gelegt. Die Hitze im Innern hat im Laufe der Jahrmilliarden die Kruste bersten lassen – so sind die Vulkane entstanden. Und so wurde der Mars immer kälter.
• Es gibt einen Prozess, der auch 4,5 Mrd. Jahre nach der Entstehung des Mars noch immer Hitze einträgt: radioaktiven Zerfall. Wo die Konzentration radioaktiver Elemente wie Uran, Thorium und Kalium besonders groß ist, kann die Gesteinssuppe auf kleiner Flamme weiter köcheln.

Wie sieht der Mars heute im Innern aus?

Im Detail ist das nicht bekannt. Laut dem Marsexperten Jaumann ist der Mantel des Mars größtenteils erstarrt. Der Eisenkern ist nach Messungen der Nasa-Sonde InSight dagegen weitgehend flüssig, erzeugt aber anders als bei Erde und Merkur kein globales Magnetfeld.

Größtenteils erstarrt heißt aber eben nicht: vollständig erstarrt. Und deshalb sind die Daten der Exomarsmission bedeutsam. Möglicherweise befinden sich im oberen Mantel und in der Kruste des Mars noch immer Magmakammern. Weil das Gestein darin aufgeschmolzen ist, hat es einen Auftrieb und gelangt über kurz oder lang nach oben. Dort kommt es mit gefrorenen Substanzen in Kontakt, die sublimieren und sich einen Weg nach außen suchen. Und genau dieses entweichende Gas hat womöglich der Trace Gas Orbiter beobachtet.

Was bedeuten die Forschungsergebnisse für das Leben auf dem Mars?

Magmatische Gase wie Chlorwasserstoff könnten in der Vergangenheit in größeren Mengen vorgekommen sein. Die Atmosphäre könnte dicker und die Durchschnittstemperatur höher gewesen sein. Die Esa hält es für denkbar, dass flüssiges Wasser große Teile der Marsoberfläche bedeckt hat. An den Stellen, wo aufsteigende Lava das Wasser erwärmt hat, könnten sich warme, habitable Nischen gebildet haben.

„Es macht Sinn, in den Spalten des Alba Mons nach Leben zu suchen“, sagt Daniel Mège. „Wenn die hydrothermalen Systeme noch immer aktiv sind, könnten sie die Zutaten und die Energie bereitstellen, die Mikroorganismen für ihre Entwicklung benötigen. Sie könnten die Organismen auch von den feindlichen und wechselhaften Bedingungen an der Oberfläche abschirmen.“

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Quellen

• Pressemitteilung der Esa
• Interview mit Planetenforscher Ralf Jaumann
• Original-Studie zu den Gasaustritten am Alba Mons: „Enigmatic HCl detections as a potential signature of igneous activity on Mars“