Warum trocknet der Mars aus? Neue Studie zeigt ungewöhnliche Antworten

Vor Milliarden von Jahren floss ein Fluss durch diese Landschaft im Marstal namens Mawrth Vallis. Eine neue Studie untersucht Flussspuren auf dem Mars, um zu sehen, was sie über die Geschichte des Wassers und der Atmosphäre des Planeten verraten können. Bildnachweis: NASA/JPL Caltech/Universität von Arizona

WELTRAUM – Der Mars wurde einst wegen eines Flusses rot. Spuren alter Flüsse, Bäche und Seen sind noch heute auf der Oberfläche des Planeten sichtbar. Aber vor ungefähr drei Milliarden Jahren trocknete alles aus, und niemand weiß, warum das passiert ist.

„Die Leute haben unterschiedliche Ideen entwickelt, aber wir sind uns nicht sicher, was das Klima so dramatisch verändert hat“, sagte der Geophysiker Edwin Kite von der University of Chicago. Phys.orgDonnerstag, 26. Mai 2022.

„Wir wollten es unbedingt verstehen, zumal es der einzige Planet ist, von dem wir sicher wissen, dass er von bewohnbar zu unbewohnbar wird.“

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Kite ist der Erstautor einer neuen Studie, die Flussspuren auf dem Mars untersucht. Sie wollen die Geschichte des Wassers und der Atmosphäre des Roten Planeten enthüllen.

Bisher gingen viele Wissenschaftler davon aus, dass die Ursache für den Wasserverlust darin liege, dass der Mars Kohlendioxid aus seiner Atmosphäre verloren habe. Dieses Kohlendioxid hat dem Mars geholfen, warm genug zu werden, um Wasser zu speichern. Aber die neuen Ergebnisse, die am Mittwoch, den 25. Mai 2022 in Science Advances veröffentlicht wurden, deuten darauf hin, dass die Veränderungen durch den Verlust mehrerer anderer wichtiger Inhaltsstoffe verursacht wurden, die den Planeten warm genug halten, damit Wasser fließen kann. Aber wir wissen immer noch nicht, was es ist.

1972 waren Wissenschaftler erstaunt, Bilder von der NASA-Mission Mariner 9 zu sehen, als sie den Mars aus dem Orbit umkreiste. Die Fotos zeigen eine Landschaft voller Flussbetten, ein Beweis dafür, dass der Planet einst viel flüssiges Wasser hatte, obwohl er jetzt knochentrocken ist.

Der Mars hat keine tektonischen Platten, die sich im Laufe der Zeit verschieben und Gestein begraben können. Aus diesem Grund lagen die Spuren des alten Flusses immer noch an der Oberfläche wie ein hastig verlassenes Beweisstück.

Die Existenz des Pfades ermöglichte es Kite und seinen Mitarbeitern, darunter der Doktorand Bowen Fan von der University of Chicago sowie Wissenschaftler der Smithsonian Institution, des Planetary Science Institute, des California Institute of Technology Jet Propulsion Laboratory und von Aeolis Research, die Karte anhand von Tausenden von zu analysieren Bilder, die von Satelliten aus dem Orbit aufgenommen wurden. Das Team rekonstruierte eine Zeitleiste, die zeigt, wie sich die Flussaktivität in Höhe und Breite über Milliarden von Jahren verändert hat. Diese Linien werden dann mit Simulationen verschiedener klimatischer Bedingungen kombiniert und sehen, welche am besten funktioniert.

Das Klima des Planeten ist sehr komplex und es müssen viele Variablen berücksichtigt werden, insbesondere wenn Sie den Planeten in der „Goldilocks“-Zone warm genug für flüssiges Wasser, aber nicht zu heiß zum Kochen halten wollen. Wärme kann von der Sonne kommen, aber sie muss nahe genug sein, um die Strahlung zu empfangen, aber nicht so nahe, dass die Strahlung die Atmosphäre entfernt. Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan können Wärme in der Nähe der Planetenoberfläche einfangen.

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Auch Wasser selbst spielt eine Rolle, nämlich als Wolken in der Atmosphäre oder als Schnee und Eis an der Oberfläche. Schnee wirkt wie ein Spiegel, um das Sonnenlicht zurück in den Weltraum zu reflektieren, aber Wolken können je nach Höhe und Zusammensetzung Licht einfangen oder reflektieren.

Kite und seine Kollegen probierten viele verschiedene Kombinationen dieser Faktoren in Forschungssimulationen aus. Sie suchen nach den richtigen Bedingungen, die dazu führen könnten, dass der Mars so warm ist, dass zumindest ein Teil des in den Flüssen vorhandenen flüssigen Wassers mehr als Milliarden Jahre überdauert, dann aber plötzlich verschwindet.

Aber als sie die verschiedenen Simulationen verglichen, stellten sie etwas Überraschendes fest: Eine Änderung der Kohlendioxidmenge in der Atmosphäre hatte keinen Einfluss auf die Ergebnisse. Das heißt, die treibende Kraft des Wandels scheint nicht Kohlendioxid zu sein, wie Wissenschaftler lange angenommen haben.

„Kohlendioxid ist ein starkes Treibhausgas, also ist es wirklich ein erstklassiger Kandidat, um die Austrocknung des Mars zu erklären“, sagte Kite. “Aber diese Ergebnisse zeigen, dass das Trocknen (Mars) nicht so einfach ist.”

Es gibt mehrere alternative Optionen. Diese neuen Beweise passen zu einem Szenario, das in einer Studie von Kite aus dem Jahr 2021 vorgeschlagen wurde, in der eine dünne Schicht aus Eiswolken hoch in der Marsatmosphäre wie ein durchsichtiges Treibhausglas wirkt und Wärme einfängt. Andere Wissenschaftler haben vorgeschlagen, wenn Wasserstoff aus dem Inneren des Planeten freigesetzt würde, könnte er mit Kohlendioxid in der Atmosphäre interagieren, um Infrarotlicht zu absorbieren und den Planeten zu erwärmen.

„Wir wissen nicht, was diese Faktoren sind, aber wir brauchen viele Faktoren, um die Ergebnisse zu erklären“, sagte Kite.

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Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, um zu versuchen, die möglichen Faktoren einzugrenzen. Das Team schlug mehrere Tests vor, an denen der Rover Perseverance der NASA beteiligt war. Roboter, die den Mars durchstreifen, könnten etwas tun, das Hinweise enthüllen könnte.

Kite und seine Partnerin Sasha Warren sind auch Teil des Wissenschaftsteams, das einen weiteren Mars-Rover, den Curiosity der NASA, anweisen wird, nach Hinweisen zu suchen, warum der Mars austrocknet. Sie hoffen, dass diese Bemühungen sowie die Messungen von Perseverance zusätzliche Hinweise auf das Rätsel liefern können.

Auf der Erde haben sich viele Kräfte zusammengetan, um die Bedingungen des Planeten über Millionen von Jahren äußerst stabil zu halten. Aber andere Planeten haben vielleicht nicht so viel Glück wie unsere geliebte Erde. Eine der vielen Fragen, die Wissenschaftler stellen, ist, wie viele Planeten im Universum so viel Glück haben wie die Erde.

Sie hoffen, dass die Untersuchung, was mit anderen Planeten wie dem Mars passiert, Hinweise auf das Klima und die Zahl der bewohnbaren Planeten da draußen geben kann. „Es ist überraschend, dass wir dieses Rätsel auf der anderen Seite haben, aber wir sind uns immer noch nicht ganz sicher, wie wir es erklären sollen“, sagte Kite.

Quelle: Phys.org

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