Diese Karte zeigt die geschätzte Menge an Eis in den Hügeln, die die Medusae Fossae Formation (MFF) bilden, die aus einer Reihe von windgeformten Ablagerungen besteht, die Hunderte von Kilometern breit und mehrere Kilometer hoch sind, was darauf hindeutet, dass die eisreichen Ablagerungen bis zu 3000 m dick sind (Bildnachweis: Planetary Science Institute/Smithsonian Institution)
Eine Sonde der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) hat genügend Wasser gefunden, um den Mars mit einem Ozean zu bedecken, der zwischen 1,5 und 2,7 Meter tief ist und in Form von staubigem Eis unter dem Äquator des Planeten liegt.
Die Entdeckung wurde von der ESA-Mission Mars Express gemacht, einer altgedienten Raumsonde, die bereits seit 20 Jahren in der Nähe des Mars wissenschaftlich tätig ist. Es ist zwar nicht das erste Mal, dass in der Nähe des Äquators des Roten Planeten Hinweise auf Eis gefunden wurden, aber diese neue Entdeckung ist bei weitem die größte Menge an Wassereis, die dort bisher entdeckt wurde, und scheint mit früheren Entdeckungen von gefrorenem Wasser auf dem Mars übereinzustimmen.
„Spannenderweise stimmen die Radarsignale mit dem überein, was wir von geschichtetem Eis erwarten, und sie ähneln den Signalen, die wir von den Polkappen des Mars sehen, von denen wir wissen, dass sie sehr eisreich sind“, sagte der leitende Forscher Thomas Watters von der Smithsonian Institution in den Vereinigten Staaten in einer ESA-Erklärung.
Die Ablagerungen sind dick, erstrecken sich über 3,7 km (2,3) Meilen unter der Erde und sind von einer Kruste aus gehärteter Asche und trockenem Staub bedeckt, die Hunderte von Metern dick ist. Das Eis ist kein reiner Block, sondern stark durch Staub verunreinigt. Durch seine Nähe zum Äquator ist es zwar für künftige Missionen mit Besatzung leichter zugänglich, aber da es so tief vergraben ist, wäre der Zugang zum Wassereis schwierig.
Vor etwa 15 Jahren entdeckte Mars Express Ablagerungen unter einer geologischen Formation namens Medusae Fossae Formation (MFF), aber die Wissenschaftler waren sich nicht sicher, woraus diese Ablagerungen bestanden. Der Mars ist geografisch in ein nördliches Hochland und ein südliches Tiefland unterteilt, und die riesige, 5 000 km lange MMF befindet sich an der Grenze zwischen diesen beiden Gebieten.
Es wird vermutet, dass sich das MMF in den letzten 3 Milliarden Jahren aus Lavaströmen gebildet hat und in einer Zeit, in der der Mars vulkanisch aktiv war, mit Vulkanasche bedeckt war. Heute ist der MMF mit kilometerhohen Staubhaufen bedeckt – er ist die ergiebigste Staubquelle auf dem gesamten Planeten, der Treibstoff für die riesigen Staubstürme, die den Mars jahreszeitlich bedingt heimsuchen können. Waren die Ablagerungen nur Staub, der vielleicht ein tiefes Tal füllte?
Diese perspektivische Ansicht zeigt Eumenides Dorsum, einen Teil der Medusae-Fossae-Formation (MFF) des Mars. Die MFF besteht aus einer Reihe von windgeformten Ablagerungen, die Hunderte von Kilometern breit und mehrere Kilometer hoch sind. Die Ablagerungen befinden sich an der Grenze zwischen dem Hochland und dem Tiefland des Mars und sind möglicherweise die größte einzelne Staubquelle auf dem Mars und eine der umfangreichsten Ablagerungen auf dem Planeten. (Bildnachweis: Caltech/JPL Global CTX Mosaic of Mars/Smithsonian Institution)
Neue Beobachtungen von MARSIS, einem unterirdischen Radargerät an Bord von Mars Express, liefern nun die Antwort – und es ist kein Staub.
„Wenn der MFF einfach nur ein riesiger Staubhaufen wäre, würden wir angesichts seiner Tiefe erwarten, dass er sich unter seinem eigenen Gewicht verdichtet“, sagte Andrea Cicchetti vom Nationalen Institut für Astrophysik in Italien in einer Presseerklärung. „Dadurch würde etwas entstehen, das viel dichter ist als das, was wir mit MARSIS tatsächlich sehen.“
Stattdessen sind die Ablagerungen von geringer Dichte und ziemlich transparent für das MARSIS-Radar, was genau dem entspricht, was man erwarten würde, dass Wassereis in den Daten erscheint.
In diesem Bild zeigt die weiße Linie auf der Marsoberfläche (oben) einen Landabschnitt, der von MARSIS gescannt wurde. Das Diagramm unten zeigt die Form des Landes und die Struktur des Untergrunds, wobei die Schicht aus trockenen Sedimenten (wahrscheinlich Staub oder Vulkanasche) in Braun und die Schicht aus vermutlich eisreichen Ablagerungen in Blau dargestellt ist. Die Grafik zeigt, dass die Eisablagerung Tausende von Metern hoch und Hunderte von Kilometern breit ist. (Bildnachweis: CReSIS/KU/Smithsonian Institution)
Noch wichtiger ist die Frage, wie das Wassereis am Äquator vergraben wurde. Eis unter der Oberfläche wurde auf dem Mars schon früher in großen Mengen gefunden; die Phoenix-Mission der NASA grub 2008 an der polaren Landestelle des Landers Eis direkt unter der staubigen Oberfläche aus. Mars Express entdeckte zu Beginn seiner Mission reichlich Wassereis, das sich bis in die mittleren Breiten erstreckte, und die NASA-Mission Mars Odyssey fand 2009 sogar Hinweise auf das Vorhandensein von Wasser im MMF.
Kürzlich entdeckte der Trace Gas Orbiter der ESA Wasserstoff aus Wassereis direkt unter der Oberfläche von Candor Chaos, einem Segment des riesigen Risses in der Marsoberfläche, den wir Vallis Marineris nennen. Darüber hinaus wurden im östlichen Noctis Labyrinthus, der nur 7,3 Grad südlich des Äquators liegt, die Überreste alter Gletscher, so genannte Reliktgletscher, entdeckt.
Das Vorhandensein von unterirdischem Wassereis in niedrigen und äquatorialen Breiten deutet darauf hin, dass das Klima auf dem Mars in der fernen Vergangenheit ganz anders war.
„Diese jüngste Analyse stellt unser Verständnis des MFF in Frage und wirft ebenso viele Fragen wie Antworten auf“, sagte Colin Wilson, ESA-Projektwissenschaftler für Mars Express und den Trace Gas Orbiter, in der Erklärung. „Wie lange haben sich diese Eisablagerungen gebildet, und wie sah der Mars zu dieser Zeit aus?“
Die Existenz des Eises könnte das Ergebnis der wandernden Marsachse sein. Im Laufe der Geschichte des Roten Planeten hat sich die axiale Neigung der Pole des Planeten ziemlich chaotisch verändert. Gegenwärtig sind die Pole des Mars um 25 Grad gegen die Ekliptik geneigt (im Vergleich zur Erde, die eine Neigung von 23 Grad aufweist), aber in der Vergangenheit könnte dieser Winkel zwischen 10 Grad und 60 Grad gelegen haben.
Während der Perioden großer Schieflage, wenn die Pole näher zur Sonne zeigen als der Äquator, könnte sich Wassereis in großen Mengen auf der Oberfläche am Äquator bilden. Dieses Eis könnte dann durch Asche- und Staubfall begraben werden und bis heute bedeckt bleiben.
Die sich ändernde Schräglage könnte auch 400.000 Jahre alte Merkmale erklären, die der chinesische Rover Zhurong auf dem Mars entdeckt hat, sowie die Existenz von Rinnen, die durch flüssiges Wasser gebildet wurden, wo es eigentlich kein Wasser geben dürfte.
Die neue Entdeckung wird in einem in Geophysical Research Letters veröffentlichten Artikel beschrieben.
