Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass der alte Mars wahrscheinlich genug chemische Energie hatte, damit Mikroben unter der Erde gedeihen können. "Basierend auf grundlegenden physikalischen und chemischen Berechnungen haben wir gezeigt, dass die unterirdische Schicht des alten Mars wahrscheinlich genug gelösten Wasserstoff enthält, um die globale unterirdische Biosphäre anzutreiben", sagt Jesse Tarnas, Doktorand an der Brown University und Hauptautor der in Earth and Planetary Science veröffentlichten Studie Briefe ".
"Die Bedingungen in diesem potenziell bewohnbaren Gebiet könnten denen auf der Erde ähnlich sein, wo unterirdisches Leben existiert."
Wo versteckt sich das Leben auf dem Mars?
Auf der Erde befinden sich die sogenannten unterirdischen lithotrophen mikrobiellen Systeme. In Abwesenheit von Sonnenlicht beziehen diese unterirdischen Mikroben häufig ihre Energie, indem sie Elektronen von Molekülen in ihrer Umgebung abstreifen. Gelöster molekularer Wasserstoff ist ein ausgezeichneter Elektronendonor. Es ernährt solche Mikroben auf der Erde.
Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass die Radiolyse, ein Prozess, bei dem Strahlung Wassermoleküle in ihren Bestandteil Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt, im alten Marsuntergrund viel Wasserstoff erzeugen kann. Wissenschaftler schätzen, dass die Wasserstoffkonzentration in der Kruste vor 4 Milliarden Jahren in etwa mit der auf der Erde vergleichbar gewesen sein sollte, die heute viele Mikroben ernährt.
Diese Ergebnisse bedeuten nicht, dass das Leben definitiv auf dem alten Mars existierte, aber sie legen nahe, dass der Mars-Untergrund, wenn es Leben gäbe, die notwendigen Zutaten hätte, um es für Hunderte von Millionen von Jahren zu erhalten. Diese Arbeit hat auch Auswirkungen auf die zukünftige Erforschung des Mars, da die Gebiete, in denen der alte Untergrund herauskommt, ein großartiger Ort sein könnten, um nach altem Leben zu suchen.
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In den Untergrund abtauchen
Seit sich herausstellte, dass Flüsse und Seen einst auf dem Mars flossen, waren Wissenschaftler von der Möglichkeit besessen, dass der Rote Planet einst Leben halten könnte. Obwohl die Beweise für die Existenz von Wasser in der Vergangenheit unbestreitbar sind, ist unklar, wie viel von der Marsgeschichte das Wasser tatsächlich floss. Die besten Klimamodelle für den frühen Mars erzeugen Temperaturen, die den Gefrierpunkt kaum überschreiten, was bedeutet, dass die Regenperioden des Planeten sehr kurzlebig sein können. Dies ist nicht das beste Szenario, um das Leben an der Oberfläche für lange Zeit aufrechtzuerhalten, und daher glauben einige Wissenschaftler, dass sich das vergangene Leben des Mars unter der Oberfläche möglicherweise besser angefühlt hat.
Wissenschaftler untersuchten Daten von einem Gammastrahlenspektrometer, das an Bord der Mars Odyssey fliegt. Sie kartierten die Fülle der radioaktiven Elemente Thorium und Kalium in der Marskruste. Ausgehend von der Karte gelang es ihnen, ein drittes radioaktives Element, Uran, zu finden. Der Zerfall dieser drei Elemente liefert Strahlung, die zum radiolytischen Zerfall von Wasser führt. Und da diese Elemente mit einer bestimmten Geschwindigkeit zerfallen, kann das Häufigkeitsmodell verwendet werden, um das Vorhandensein der Elemente vor 4 Milliarden Jahren zu berechnen. So kam das Team auf die Idee eines radioaktiven Ausbruchs, der die Radiolyse aktiv vorantreibt.
Der nächste Schritt bestand darin, abzuschätzen, wie viel Wasser für diese Strahlung verfügbar war. Geologische Beweise deuten darauf hin, dass in den porösen Gesteinen der alten Marskruste viel Grundwasser durch die Poren brach. Die Wissenschaftler verwendeten Messungen der Dichte der Marskruste, um grob abzuschätzen, wie viele Poren verfügbar waren, um sich mit Wasser zu füllen.
Schließlich verwendete das Team Geothermie- und Klimamodelle, um festzustellen, wo das alte Leben gewesen sein könnte. Es hätte nicht so kalt sein sollen, dass nicht das ganze Wasser gefroren wäre, aber auch nicht sehr warm.
In Kombination dieser Analysen gelangten die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass der Mars wahrscheinlich eine mehrere Kilometer dicke globale unterirdische potenziell bewohnbare Zone aufweist. In dieser Zone hat die Produktion von Wasserstoff durch Radiolyse mehr als genug chemische Energie erzeugt, um das mikrobielle Leben zu unterstützen, basierend auf dem, was wir auf der Erde wissen. Und diese Zone musste Hunderte von Millionen von Jahren bestehen bleiben.
Diese Ergebnisse blieben bestehen, selbst wenn Wissenschaftler verschiedene Klimaszenarien simulierten - einige wärmer, andere kälter. Bemerkenswerterweise, so Tarnas, steigt die Menge an unterirdischem Wasserstoff, die als Energiequelle zur Verfügung steht, in extrem kalten Klimaszenarien. Denn eine dickere Eisschicht über der Wohnzone dient als Abdeckung, die verhindert, dass Wasserstoff aus dem Untergrund entweicht.
"Die Menschen haben die Idee, dass das kalte Klima des frühen Mars schlecht für das Leben ist, aber wie wir sehen können, gibt es in kalten Klimazonen mehr chemische Energie für das Leben im Untergrund", sagt Tarnas. "Wir glauben, dass dies die Einstellung der Menschen zum Klima und zum früheren Leben auf der Erde verändern könnte."
Auswirkungen auf die Forschung
Tarnas und Mustard sagen, dass diese Ergebnisse helfen werden zu verstehen, wohin das nächste Raumschiff geschickt werden muss, um nach Lebenszeichen auf dem Mars zu suchen.
„Eine der interessantesten Explorationsoptionen ist das Auffinden von Megabreccia-Blöcken - Felsbrocken, die durch einen Meteoriteneinschlag aus dem Boden gerissen wurden“, sagt Tarnas. "Viele von ihnen kamen aus der Tiefe der bewohnbaren Zone und sind jetzt, oft intakt, an der Oberfläche."
Laut Mustard, der maßgeblich am Auswahlverfahren für den Mars 2020-Rover beteiligt war, gibt es diese Art von Brekzienblöcken an mindestens zwei von der NASA geprüften Standorten: Northeast Syrtis Major und Midway.
Ilya Khel
