Der Mars war in seiner Frühzeit deutlich wärmer und feuchter als heute, auf seiner Oberfläche gab es damals Seen, Flüsse und wahrscheinlich sogar einen ausgedehnten, flachen Ozean. Dieser bedeckte bis vor rund 3,5 Milliarden Jahren weite Teile der nördlichen
Tiefebenen. Dieses marsianische Nordmeer könnte rund 20 Prozent der Planetenoberfläche bedeckt haben, schwand dann aber relativ schnell dahin, als das Klima auf dem Roten Planeten kalt und trocken wurde. Was dabei jedoch mit dem Wasser des Marsozeans geschah, ist nicht geklärt: “Das urzeitliche Oberflächenwasser könnte in Mineralen gebunden worden sein, als Wassereis begraben, als flüssiges Wasser in tiefen Aquiferen versickert oder in den Weltraum verloren gegangen sein”, erklären Vashan Wright von der University of California in San Diego und seine Kollegen. Daten von Marssonden legen nahe, dass das Wasser des einstigen Marsozeans nicht in den polaren Eiskappen des Mars konserviert sein kann – ihr Volumen reicht dafür nicht aus.
Seismischer Blick in die mittlere Kruste
Wright und sein Team sind daher einer anderen Möglichkeit nachgegangen: Sie haben untersucht, ob sich das Wasser des früheren Marsozeans vielleicht in der Tiefe der Marskruste verbirgt. Dafür werteten sie seismische Daten der NASA-Landesonde Mars Insight aus, die knapp nördlich des Mars-Äquators am westlichen Rand der Ebene Elysium Planitia steht. Anhand der von ihrem Seismometer aufgezeichneten Marsbeben und physikalischer Modelle lässt sich ermitteln, welche Struktur der Untergrund hat – ob porös oder massiv – und ob es in ihm Wasser oder wasserhaltige Minerale gibt. Bereits 2022 hatten solche Analysen ergeben, dass die Marskruste zumindest bis in eine Tiefe von rund 300 Metern eher trocken ist und nur wenig Wassereis enthält. Wright und seine Kollegen haben nun jedoch in größere Tiefen geschaut. Ihr Fokus lag auf der mittleren Kruste des Mars in 11,5 bis 20 Kilometer Tiefe. “Die Temperaturen auf dem heutigen Mars sind warm genug, um stabil flüssiges Wasser am oberen Rand der mittleren Kruste zu ermöglichen”, berichten die Forscher. Frühere Analysen hatten zudem bereits ergeben, dass dieser Krustenbereich porös und von reichlich Gesteinsporen durchsetzt sein könnte.
Für ihre Studie haben die Wissenschaftler daher gezielt die seismischen Daten analysiert, die Auskunft über die Beschaffenheit der mittleren Kruste des Mars geben. Sie nutzten dafür ein mathematisches Modell der Gesteinsphysik, das auf der Erde zum Auffinden von Ölvorkommen und Grundwasserreservoiren verwendet wird. Die Analysen bestätigten, dass die Porosität des Untergrunds in dieser Tiefe bei rund 17 Prozent liegt und dass das Gestein dort von feinen, wassergefüllten Rissen durchzogen ist: “Eine mittlere Kruste aus zerbrochenem magmatischem Gestein, das mit flüssigem Wasser gesättigt ist, erklärt die existierenden Daten am besten”, schreiben Wright und seine Kollegen. Sollten diese Messungen nicht nur für den Standort der Marssonde, sondern auch für den Rest des Planeten repräsentativ sein, dann könnte es in der mittleren Marskruste demnach ein gewaltiges Reservoir flüssigen Wassers geben. Nach Berechnungen der Forscher gäbe es dort unten dann genügend Wasser, um die gesamte Marsoberfläche einen bis zwei Kilometer hoch mit Wasser zu fluten.
