Eine Wechselwirkung, die in der Erdatmosphäre fehlt, aber typisch für den alten Marsmenschen ist, könnte eine Antwort auf die Frage nach der mysteriös hohen Temperatur auf dem Mars der Vergangenheit geben.
Wissenschaftler aus den USA haben die Gründe für das paradoxerweise warme Klima auf dem alten Mars in der Zeit der Existenz offener Stauseen analysiert. Nach ihren Berechnungen berücksichtigten alle früheren Arbeiten nicht die Bedeutung der Wechselwirkung von Kohlendioxid und Methan miteinander. Dieser nicht berücksichtigte Faktor unter Marsbedingungen könnte einen Treibhauseffekt hervorrufen, der viel größer ist als bisher angenommen. Die neue Arbeit zeigt auch, dass moderne Vorstellungen über die Außengrenze der bewohnbaren Zone falsch waren: Planeten mit Atmosphären des gleichen Typs wie der alte Mars können bewohnbar sein, auch wenn dies nach modernen Ansichten unmöglich ist. Ein verwandter Artikel wurde in Geophysical Research Letters veröffentlicht.
In den letzten Jahren hat sich gezeigt, dass der alte Mars flüssiges Wasser und möglicherweise volle Ozeane hatte, sogar vor 4 Milliarden Jahren, als die Sonne heute fast 30 Prozent dunkler war. Der Mars empfängt damals und heute 2,5-mal weniger Licht von der Sonne als die Erde. Dies bedeutet, dass er vor 4 Milliarden Jahren 3,5-mal weniger Wärme von unserem Stern erhalten hat.
Einfache Berechnungen zeigen, dass, wenn die Erde mindestens doppelt so schwach erwärmt wird, überhaupt kein flüssiges Wasser darauf ist. Und selbst wenn der Mars in der Antike eine hunderte Male dichtere Kohlendioxidatmosphäre hätte als heute, wäre er für offene Gewässer immer noch zu kalt.
Die Autoren der neuen Arbeit stellen fest, dass dies bedeutet, dass alle existierenden Modelle des alten Mars etwas nicht radikal berücksichtigen. Forscher haben Berechnungen durchgeführt, wie die Kollisionen von Kohlendioxid- und Methanmolekülen die Wahrscheinlichkeit ihrer Absorption von Photonen verändern. Ihren Daten zufolge stellte sich heraus, dass die Wahrscheinlichkeit, Photonen zu blockieren, in diesem Fall um ein Vielfaches höher ist als in Atmosphären, die nur aus Kohlendioxid oder nur Methan bestehen.
Alle realistischen Berechnungen der Gashülle des Mars in der Antike basieren auf einem atmosphärischen Druck von nicht mehr als 1,5 bis 2 Einheiten des modernen Erddrucks. Eine dichtere Atmosphäre mit schwächerer Marsgravitation wäre schwer einzudämmen. Die Zwei-Gas-Atmosphäre speichert die Wärme viel besser als bisher für einen derart moderaten Druckbereich für möglich gehalten. Bisher hat niemand eine solche Möglichkeit in Betracht gezogen, nur weil in der Erdatmosphäre sowohl Methan als auch Kohlendioxid in sehr geringen Mengen enthalten sind und die Wechselwirkung zwischen ihren Molekülen hier unwahrscheinlich ist.
Das Modell, bei dem Kohlendioxid 90 Prozent und Methan und seine Zerfallsprodukte 5 bis 10 Prozent betragen, zeigte den Autoren der Arbeit ziemlich schnell, dass der Treibhauseffekt in diesem Szenario viel stärker ist als bisher angenommen. Er konnte den Mars auf null Grad Celsius erwärmen, selbst mit dem schwachen Sonnenlicht, das damals auf den Roten Planeten fiel.
Die Forscher stellen fest, dass eine ähnliche Wechselwirkung von Kohlendioxid und Methan den Planeten auf hohe Temperaturen erwärmen kann, die nun als außerhalb der bewohnbaren Zone liegend gelten. So befindet sich der Mars heute am äußeren Rand der bewohnbaren Zone. Aber vor 4 Milliarden Jahren scheint es weit über seine Grenzen hinaus gewesen zu sein. Neue Arbeiten zeigen, dass die am weitesten bewohnte Planetenbahn 12 bis 13 Prozent weiter vom Stern entfernt sein kann als bisher angenommen. Dementsprechend sind viele Exoplaneten, die heute als zu kalt für das Leben angesehen werden, möglicherweise gut dafür geeignet - zumindest für anaerobe.
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