Die NASA hat die Existenz eines großen Flüssigwasserreservoirs unter der Marsoberfläche bestätigt, basierend auf Radardaten des Mars Reconnaissance Orbiter, die über einen Zeitraum von drei Jahren analysiert wurden. Der Stausee liegt etwa 1,5 km unter der Oberfläche in der Nähe des Hellas-Planitia-Beckens und hat schätzungsweise einen Durchmesser von mindestens 20 km und möglicherweise noch viel mehr. Der Befund, veröffentlicht inWissenschaftstellt die bedeutendste Entdeckung in der Marsforschung seit der Bestätigung antiker Flussbetten dar – und den bisher überzeugendsten Beweis dafür, dass der Mars heute Leben beherbergen könnte.
Wie es entdeckt wurde
Das SHARAD-Instrument (Shallow Radar) an Bord des Mars Reconnaissance Orbiter entdeckte während 847 Orbitalüberflügen über der Region anomale Radarreflexionen, die mit flüssigem Wasser übereinstimmen. Das Signalmuster – hohes Radarreflexionsvermögen bei gleichbleibender Tiefe – entspricht der Signatur subglazialer Seen auf der Erde, beispielsweise des Wostoksees unter der Eisdecke der Antarktis.
Der dreijährige Analysezeitraum war notwendig, um alternative Erklärungen auszuschließen. Radarreflexionen in der Tiefe können durch verschiedene geologische Merkmale verursacht werden, darunter bestimmte Arten von Vulkangestein und CO₂-Eisablagerungen. Das Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Elena Petrov vom Astrobiology Institute der NASA eliminierte systematisch jede Alternative durch eine Kombination aus thermischer Modellierung, Vergleich mit bekannten geologischen Merkmalen und Analyse der Polarisationseigenschaften der Reflexion. Die Interpretation von flüssigem Wasser gilt heute als die einzige Erklärung, die mit allen verfügbaren Daten übereinstimmt.
Die Entdeckung baut auf früheren Arbeiten italienischer Forscher auf, die 2018 eine ähnliche Radarsignatur in der Nähe des Mars-Südpols identifizierten. Diese frühere Entdeckung war umstritten, da der vorgeschlagene Mechanismus, um das Wasser am Südpol flüssig zu halten – geothermische Erwärmung – angesichts der Erkenntnisse über das Marsinnere unglaubwürdig erschien. Der Stausee Hellas Planitia liegt in einer Region mit stärkeren Anzeichen geothermischer Aktivität, was die Interpretation von flüssigem Wasser physikalisch plausibler macht.
Warum es flüssig ist
Die Oberflächentemperatur des Mars beträgt durchschnittlich -60 °C, viel zu kalt für flüssiges Wasser. Das Reservoir wird durch eine Kombination aus Erdwärme aus dem Planeteninneren und dem Vorhandensein gelöster Salze flüssig gehalten, die den Gefrierpunkt des Wassers erheblich senken. Ähnliche hypersaline Seen gibt es auf der Erde und sie beherbergen bekanntermaßen mikrobielles Leben.
Die Salzkonzentration, die erforderlich ist, um das Wasser bei den Temperaturen unter der Marsoberfläche flüssig zu halten, ist hoch und nähert sich möglicherweise der Sättigung. Dies wirft eine wichtige Frage zur Bewohnbarkeit auf: Während hypersaline Umgebungen auf der Erde Leben ermöglichen, sind die darin gedeihenden Organismen hochspezialisierte Extremophile. Wenn es im Reservoir marsianisches Leben gibt, müsste es an Bedingungen angepasst werden, die extremer sind als alles andere in der Biosphäre der Erde.
Die geothermische Wärmequelle ist auch über ihre Rolle bei der Flüssighaltung von Wasser hinaus von Bedeutung. Geothermische Systeme auf der Erde – hydrothermale Quellen, heiße Quellen – gehören zu den produktivsten Ökosystemen auf dem Planeten und unterstützen ganze Nahrungsnetze, die Energie aus chemischen Reaktionen und nicht aus Sonnenlicht gewinnen. Ein geothermisches System auf dem Mars könnte im Prinzip ein ähnliches chemosynthetisches Ökosystem völlig unabhängig von der Sonne unterstützen.
Implikationen für das Leben
„Dies ist die bedeutendste Entdeckung bei der Erforschung des Mars seit der Bestätigung alter Flussbetten“, sagte Dr. Petrov. „Flüssiges Wasser ist die Voraussetzung für Leben, wie wir es kennen. Wir haben jetzt einen bestätigten Ort, an dem heute auf dem Mars die Bedingungen für Leben herrschen könnten – nicht in der antiken Vergangenheit, sondern jetzt.“
Die astrobiologischen Implikationen reichen über den Mars hinaus. Die Entdeckung stärkt die Argumente für Ozeane mit flüssigem Wasser unter den eisigen Oberflächen von Europa und Enceladus – den Monden von Jupiter bzw. Saturn – und damit auch für die Möglichkeit von Leben in diesen Umgebungen. Wenn flüssiges Wasser unter der Oberfläche des Mars bestehen kann, einem Planeten, der vor Milliarden von Jahren sein Magnetfeld und den größten Teil seiner Atmosphäre verloren hat, sind die Bedingungen für flüssiges Wasser unter der Oberfläche deutlich robuster als bisher angenommen.
Die Entdeckung verändert auch die Risikokalkulation für die Marserkundung. Jede zukünftige Mission, die das Reservoir möglicherweise verunreinigen könnte – beispielsweise durch Bohrungen – müsste die strengsten Standards zum Schutz des Planeten erfüllen. Das Büro für Planetenschutz der NASA muss neue Protokolle für Missionen entwickeln, die auf die Region Hellas Planitia abzielen.
Der geologische Kontext
Hellas Planitia ist der größte bestätigte Einschlagskrater im Sonnensystem, etwa 2.300 km im Durchmesser und 7 km tief. Aufgrund der Tiefe des Beckens ist der atmosphärische Druck an seinem Boden deutlich höher als der Marsdurchschnitt – hoch genug, dass unter den richtigen Temperaturbedingungen theoretisch flüssiges Wasser an der Oberfläche existieren könnte. Das unterirdische Reservoir steht im Einklang mit einer geologischen Geschichte, in der Hellas Planitia einst ein See oder flaches Meer war, in dem sich das Wasser mit der Abkühlung des Klimas allmählich in den Untergrund zurückzog.
Die Region weist auch Hinweise auf relativ junge vulkanische Aktivität auf – innerhalb der letzten 100 Millionen Jahre, geologisch gesehen neu im Vergleich zu planetarischen Maßstäben. Diese vulkanische Geschichte steht im Einklang mit der geothermischen Wärmequelle, die zur Aufrechterhaltung flüssigen Wassers erforderlich ist, und lässt darauf schließen, dass das Reservoir möglicherweise über einen längeren Zeitraum kontinuierlich flüssig war – möglicherweise lange genug, damit Leben entstanden und sich an die Umgebung angepasst hat.
Was als nächstes kommt
Die NASA-Mission „Mars Sample Return“, die sich derzeit in der Entwicklung befindet, wird das Reservoir nicht erreichen – sie ist darauf ausgelegt, Oberflächenproben vom Jezero-Krater zu sammeln. Eine gezielte Mission zur Bohrung des Reservoirs und zur direkten Entnahme von Wasserproben würde eine neue Missionsklasse erfordern, die voraussichtlich nicht vor 2035 starten würde. Doch die Entdeckung verändert die wissenschaftliche Priorität der Marserkundung grundlegend.
Die technischen Herausforderungen einer solchen Mission sind gewaltig. Das Bohren von 1,5 Kilometern durch das Marsgestein erfordert eine Technologie, die noch nicht in einer für den Planeteneinsatz geeigneten Form existiert. Der Bohrer müsste autonom im Vakuum bei Temperaturen arbeiten, die zwischen Tag und Nacht um 100 °C schwanken, und ohne die Möglichkeit einer Wartung. Und die Proben müssten zur Erde zurückgebracht werden, ohne sie zu kontaminieren – oder den Mars mit Erdorganismen zu kontaminieren, die von der Bohrausrüstung transportiert werden.
Trotz dieser Herausforderungen mobilisiert die wissenschaftliche Gemeinschaft bereits. Ein von der Internationalen Astronomischen Union in den Wochen nach der Ankündigung einberufener Workshop identifizierte den Zugang zu unterirdischem Wasser als oberste Priorität für das nächste Jahrzehnt der Marserkundung. Fördervorschläge werden bei NASA, ESA und JAXA entwickelt. Die Frage ist nicht mehr, ob wir gehen sollen, sondern wie schnell wir dorthin gelangen können.