Warum ist der Mars rot? Studie liefert neue Erklärung für die charakteristische Farbe des Planeten

Eine Studie des Marsstaubs , die Daten aus Weltraummissionen und Laborreplikaten von Proben kombiniert, legt nahe, dass er in der fernen Vergangenheit oxidiert wurde, als flüssiges Wasser weit verbreitet war.

Der Mars ist am Nachthimmel leicht an seinem auffälligen roten Farbton zu erkennen . Dank der zahlreichen Raumsonden, die den Planeten in den letzten Jahrzehnten untersucht haben, wissen wir, dass die rote Farbe auf oxidierte Eisenmineralien im Staub zurückzuführen ist. Das bedeutet, dass an Gestein auf dem Mars gebundenes Eisen irgendwann mit flüssigem Wasser oder mit Wasser und Sauerstoff in der Luft reagiert hat, ähnlich wie sich auf der Erde Rost bildet.

Im Laufe von Milliarden von Jahren wurde dieses oxidierte Material (Eisenoxid) zu Staub zersetzt und durch den Wind über den Planeten verbreitet – ein Prozess, der bis heute anhält.

Eisenoxide gibt es jedoch in vielen verschiedenen Formen und über die genaue Chemie des Marsrosts wurde intensiv diskutiert, da seine Entstehung Aufschluss über die damaligen Umweltbedingungen auf dem Planeten gibt. Und eng damit verbunden ist die Frage, ob der Mars jemals bewohnbar war.

Frühere Untersuchungen der Eisenoxidkomponente des Marsstaubs, die ausschließlich auf Beobachtungen durch Raumfahrzeuge beruhten, konnten keine Hinweise auf darin enthaltenes Wasser finden. Daher kamen die Forscher zu dem Schluss, dass es sich bei dieser besonderen Art von Eisenoxid um Hämatit handeln müsse, das sich im Laufe von Milliarden von Jahren, nach der frühen Feuchtperiode des Mars, unter trockenen Oberflächenbedingungen durch Reaktionen mit der Marsatmosphäre gebildet habe.

Eine neue Analyse von Beobachtungen durch Raumfahrzeuge in Kombination mit neuen Labortechniken zeigt jedoch, dass die rote Farbe des Mars besser zu wasserhaltigen Eisenoxiden, sogenannten Ferrihydriten, passt .

Ferrihydrit bildet sich normalerweise schnell in Gegenwart von kaltem Wasser, es muss sich also gebildet haben, als es auf der Marsoberfläche noch Wasser gab. Obwohl Ferrihydrit seit seiner Entstehung zermahlen und über den Planeten verteilt wurde, hat es seine wässrige Signatur bis heute bewahrt.

"Wir haben versucht, im Labor eine Nachbildung des Marsstaubs zu erzeugen, indem wir verschiedene Arten von Eisenoxiden verwenden. Wir haben festgestellt, dass Ferrihydrit, gemischt mit Basalt , einem Vulkangestein, am besten mit den Mineralien übereinstimmt, die von Raumfahrzeugen auf dem Mars beobachtet wurden", sagt der Hauptautor Adomas Valantinas, Postdoc an der Brown University und zuvor an der Universität Bern in der Schweiz, wo er seine Arbeit mit Daten des Trace Gas Orbiter (TGO) der ESA begann, in einer Erklärung.

" Der Mars ist immer noch der Rote Planet. Nur hat sich unser Verständnis davon, warum der Mars rot ist, geändert. Die wichtigste Folgerung ist, dass der Mars früher oxidierte, als wir bisher dachten, weil sich Ferrihydrit nur bilden konnte, als sich noch Wasser auf der Oberfläche befand. Darüber hinaus bleibt Ferrihydrit unter den gegenwärtigen Bedingungen auf dem Mars stabil."

Auch andere Studien hatten darauf hingewiesen, dass im Marsstaub Ferrihydrit vorhanden sein könnte. Doch Adomas und seine Kollegen haben durch eine einzigartige Kombination von Daten aus Weltraummissionen und neuen Laborexperimenten den ersten umfassenden Beweis dafür geliefert.

Sie erstellten die Replik des Marsstaubs mithilfe einer hochmodernen Schleifmaschine, um eine realistische Staubkorngröße zu erreichen, die 1/100 eines menschlichen Haares entspricht. Um einen direkten Vergleich anzustellen, analysierten sie ihre Proben anschließend mit denselben Techniken wie Raumsonden in der Umlaufbahn und kamen letztlich zu dem Schluss, dass Ferrihydrit die beste Übereinstimmung darstellt.

„Diese Studie ist das Ergebnis sich ergänzender Datensätze der Flotte internationaler Missionen, die den Mars aus der Umlaufbahn und in Bodennähe erforschen“, sagt Colin Wilson, TGO- und Mars Express-Projektwissenschaftler der ESA.

Durch eine Analyse der Staubmineralogie von Mars Express konnte nachgewiesen werden, dass selbst die staubigsten Regionen des Planeten wasserreiche Mineralien enthalten. Und dank TGOs einzigartiger Umlaufbahn, die es ihm ermöglicht, dieselbe Region unter verschiedenen Lichtbedingungen und aus verschiedenen Winkeln zu betrachten, war das Team in der Lage, die Größe und Zusammensetzung der Partikel herauszufinden, was für die Nachbildung der richtigen Staubgröße im Labor von entscheidender Bedeutung ist.

Daten vom Mars Reconnaissance Orbiter der NASA sowie bodengestützte Messungen der Marsrover Curiosity , Pathfinder und Opportunity der NASA halfen ebenfalls dabei, das Vorhandensein von Ferrihydrit nachzuweisen.

„Wir freuen uns auf die Ergebnisse kommender Missionen wie dem Rosalind Franklin Rover der ESA und der Mars Sample Return der NASA-ESA, die es uns ermöglichen werden, weiter zu untersuchen, was den Mars rot färbt“, fügt Colin hinzu.

„Einige der Proben, die der Perseverance Rover der NASA bereits gesammelt hat und die auf ihre Rückkehr zur Erde warten, enthalten Staub. Sobald wir diese wertvollen Proben zurück ins Labor bringen, können wir genau messen, wie viel Ferrihydrit sich im Staub befindet und was dies für unser Verständnis der Geschichte des Wassers (und der Möglichkeit von Leben) auf dem Mars bedeutet.“