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Astronomie+Physik

Welche Wassermassen die Mars-Täler prägten

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Darstellung des heutigen Planeten und wie ein feucht-warmer Mars einst ausgesehen haben könnte. (Illustration: Wei Luo, Northern Illinois University)
Fließendes Wasser: Seine stetige Kraft prägte vor Jahrmilliarden charakteristische Furchen ins Antlitz des Mars – darüber sind sich Experten weitgehend einig. Doch wie viel Wasser war es denn, das da einst floss? Forscher haben nun berechnet, welche Mengen nötig waren, um das uralte Netz der Täler auf dem Mars entstehen zu lassen. Die Ergebnisse belegen, dass der Mars einst ein feucht-warmes Klima und einen aktiven hydrologischen Zyklus besessen hat: Wasser verdunstete aus einem Ozean, gelangte als Regen auf die Oberfläche und floss in Strömen zurück, wodurch die Täler entstanden.

Heutzutage besitzt der Mars neben Wasserdampf-Spuren in seiner dünnen Atmosphäre nur noch wenig Wasser – in Form der Eiskappen an den Polen und gefroren im Untergrund anderer Regionen. Viele Untersuchungsergebnisse belegen allerdings, dass der junge Mars einst größere Mengen flüssigen Wassers besessen haben muss. Man geht davon aus, dass dieses kostbare Nass durch die vergleichsweise schwache Gravitation des Planeten und klimatische Veränderungen zunehmend ins All entschwand. So bildete sich schließlich die rote Wüstenlandschaft, die unseren Nachbarplaneten heute prägt. Geblieben ist allerdings die Signatur des einstigen Marswassers: ein etwa drei Milliarden Jahre altes Netz aus Schluchten und Tälern.

Wie viel floss denn da?

Als unklar gilt allerdings nach wie vor, wie viel Wasser den Mars einst prägte: Gab es nur Rinnsale und Pfützen oder tatsächlich Flüsse und große Gewässer? Dieser Frage sind nun die Forscher um Wei Luo von der Northern Illinois University in DeKalb nachgegangen. Um zunächst das Volumen der marsianischen Talnetze zu bestimmen, entwickelten die Wissenschaftler Computer-Algorithmen, die auf terrestrischen lasergenerierten Datenanalyse-Systemen basieren. Sie wandten diese Algorithmen dann auf die digitalen Höhenmodelldaten des Mars an und konnten dadurch die Dimensionen der Talstrukturen genau erfassen. Anschließend nutzten sie diese Ergebnisse, um zu modellieren, welche Wassermengen nötig gewesen sein müssen, um solche Täler durch Erosion hervorzubringen.

Ergebnis: „Unsere vorsichtigen Schätzungen des globalen Volumens der Talnetze und der Menge an benötigtem Wasser, um diese Täler zu prägen, sind mindestens zehnmal größer als es aus den meisten vorherigen Schätzungen hervorgeht“, sagt Luo. Co-Autor Alan Howard von der University of Virginia in Charlottesville ergänzt: „Die Zunahme des geschätzten Volumens der Talerosion in dieser Studie resultiert vor allem aus der Berücksichtigung der vielen kleinen Nebenflüsse, die einst in die Haupttäler abflossen“. Den Modellen der Forscher zufolge war mindestens die Wassermasse des 4.000-fachen des Volumens der Talräume nötig, um die Täler im Laufe der Zeit zu formen.

Spuren eines hydrologischen Zykluses

„Das bedeutet, dass Wasser viele Male durch die Talsysteme auf dem Mars gelaufen sein muss und ein großer offener Körper aus Wasser oder ein Ozean nötig war, um einen solchen hydrologischen Zyklus zu ermöglichen“, sagte Luo. „Ich stelle mir vor, dass der frühe Mars dem ähnlich war, was wir heute auf der Erde haben: Er besaß einen Ozean, Seen, Flüsse und Niederschläge.“

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Den Forschern zufolge gibt es allerdings noch viele offene Fragen. Vor allem: Klimamodelle sind bisher nicht in der Lage, ein plausibles frühes Marsklima zu simulieren, das ausreichend warm genug gewesen wäre, um einen aktiven hydrologischen Zyklus zu gewährleisten. „Der Mars ist viel weiter von der Sonne entfernt als die Erde, und als die Sonne jünger war, war sie auch nicht so hell wie heute“, sagt Luo. „Somit gibt es noch viel zu klären, um die Spuren des Marswassers mit anderen Informationen in Einklang zu bringen“, so der Wissenschaftler.

Quelle:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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