Die geringe Größe des Mars schränkte seine Bewohnbarkeit ein

Rötlicher, aber erdähnlicher Planet mit Ozeanen und Sternen im Hintergrund.

Künstlerisches Konzept des Mars, wie es ausgesehen hätte, wenn es einmal Ozeane gegeben hätte. Bild über NASA Earth Observatory/ Joshua Stevens/ NOAA National Environmental Satellite, Data and Information Service/ NASA/ JPL-Caltech/ USGS/ Sean Garcia/Washington University in St. Louis.


Gab es jemals Leben auf dem Mars? Wir wissen es immer noch nicht genau. LaufendErgebnissevon Rovern, Landern und Orbitern deuten darauf hin, dass der Planet in der Vergangenheit bewohnbar – zum Leben geeignet war. Bewohnbar heißt natürlich nichtbewohnt. Undwie bewohnbarund fürwie lange? Das sind zentrale Fragen, die Wissenschaftler beantworten wollen. Am 20. September 2021 veröffentlichten Forscher der Washington University in St. Louis eine neue Studie, die darauf hindeutet, dass der Mars zwar eine Zeit lang bewohnbar war, aber seine geringe Größe bedeutete, dass seine potenzielle Bewohnbarkeit von Anfang an eingeschränkt war.

Diepeer-reviewedErgebnisse warenveröffentlichtin demProceedings of the National Academy of Sciencesam 20. September. Eine Volltextversion ist aucherhältlichvon der 52. Lunar and Planetary Science Conference 2021.


Weltraumfotos von Erde und Mars nebeneinander auf schwarzem Hintergrund, wobei die Erde viel größer ist.

Die geringere Größe des Mars als die der Erde bedeutete, dass er den größten Teil seines Wassers und seiner Atmosphäre nicht halten konnte. Bild überNASA.

Wenig bis kein Oberflächenwasser? Schuld an der geringen Größe des Mars

Der Mars hatte einst viel Wasser auf seiner Oberfläche, wie verschiedene Missionen zum Planeten bestätigt haben. Es gab Flüsse, Seen und vielleicht sogar ein Meer. Was ist mit ihnen passiert? Die allgemeine Erklärung ist, dass die Atmosphäre des Planeten später zu dünn und zu kalt wurde, um flüssiges Wasser auf der Oberfläche zu tragen. Dies hängt wahrscheinlich mit dem Verlust des frühen Magnetfelds des Mars zusammen. Es gibt auch Hinweise darauf, dass ein Teil oder vielleicht sogar der größte Teil dieses Wassers jetzt vorhanden istgebundenin der Erdkruste, eingeschlossen in Mineralien.

Der Grund für den Wasserverlust des Mars könnte jedoch noch grundlegender sein: Der Planet war einfach zu klein, um damit anzufangen. Den Forschern zufolge war der Planet nicht massiv genug, um weiterhin sein gesamtes Wasser zu speichern. WieKun Wang, Hauptautor des neuen Papiers,erklärt:

Das Schicksal des Mars war von Anfang an entschieden. Es gibt wahrscheinlich einen Schwellenwert für die Größenanforderungen von Gesteinsplaneten, um genügend Wasser zu speichern, um die Bewohnbarkeit zu ermöglichen, undPlattentektonik, mit einer Masse, die die des Mars übersteigt.




Rötlicher Felsplanet mit dunklen Flecken und hellweißer Polkappe unten rechts.

Der Mars hatte einst Regen, Flüsse, Seen und vielleicht sogar Ozeane auf seiner Oberfläche. Heute ist es eine kalte und trockene Wüste mit nur Eis, Frost und Wasserdampf. Diese globale Ansicht ist eine Kombination aus etwa 100 Bildern aus demWikingerOrbiter. Bild über die NASA/JPL-Caltech/ USGS.

Verwenden von Kalium zur Beurteilung der Bewohnbarkeit des Mars

Wie haben Wang und seine Kollegen festgestellt, dass die geringe Größe des Mars einen großen Einfluss auf seine Bewohnbarkeit hatte? Sie studierten dieIsotopedes Minerals Kalium in 20 verschiedenenMars-Meteoriten. Auf diese Weise konnten sie das Vorhandensein, die Verbreitung und die Häufigkeit von . abschätzenflüchtigElemente wie Wasser.

Was sie fanden, war interessant. Während seiner anfänglichen Entstehung verlor der Mars mehr Kalium und andere flüchtige Stoffe als die Erde, behielt jedoch mehr dieser flüchtigen Stoffe als der Mond und der Asteroid4-Vesta. Diese beiden Körper wurden zum Vergleich herangezogen, da beide kleiner und trockener als der Mars sind. Die Ergebnisse implizierten eine definitive Korrelation zwischen Körpergröße und Kaliumisotopenzusammensetzung.

Laut MitautorKatharina Lodders:


Der Grund für die weit geringeren Häufigkeiten flüchtiger Elemente und ihrer Verbindungen in differenzierten Planeten als in primitiven undifferenzierten Meteoriten ist seit langem eine Frage. Die Feststellung der Korrelation der K-Isotopenzusammensetzung mit der Planetengravitation ist eine neue Entdeckung mit wichtigen quantitativen Auswirkungen darauf, wann und wie die differenzierten Planeten ihre flüchtigen Stoffe aufgenommen und verloren haben.

Chemische Hinweise von Mars-Meteoriten

Wang fügte hinzu:

Marsmeteoriten sind die einzigen Proben, die uns zur Verfügung stehen, um die chemische Zusammensetzung des Mars zu untersuchen. Diese Mars-Meteoriten haben ein Alter von mehreren hundert Millionen bis 4 Milliarden Jahren und zeichneten die volatile Evolutionsgeschichte des Mars auf. Durch die Messung der Isotope von mäßig flüchtigen Elementen wie Kalium können wir den Grad der flüchtigen Erschöpfung von Massenplaneten ableiten und Vergleiche zwischen verschiedenen Körpern des Sonnensystems anstellen.

Es ist unbestreitbar, dass es früher flüssiges Wasser auf der Marsoberfläche gab, aber wie viel Wasser der Mars einst hatte, ist allein durch Fernerkundung und Rover-Studien schwer zu quantifizieren. Es gibt viele Modelle für den Hauptwassergehalt des Mars. In einigen von ihnen war der frühe Mars sogar noch feuchter als die Erde. Wir glauben nicht, dass dies der Fall war.


Lächelnder Mann mit kurzen dunklen Haaren und verschwommenem Hintergrund hinter ihm.

Kun Wang von der University of Washington in St. Louis leitete die neue Studie über die Rolle der geringen Größe des Mars bei der Bestimmung der Bewohnbarkeit des Planeten. Bild überWashington University in St. Louis.

Auswirkungen auf Exoplaneten

Die Studie könnte auch Auswirkungen auf andere Planeten als den Mars haben; insbesondere fürExoplaneten, Welten, die ferne Sterne umkreisen. Wenn ein Planet seinem Stern zu nahe ist, ist es für diesen Planeten schwieriger, seine flüchtigen Stoffe wie Wasser zu behalten. Dies ist in Bezug auf diebewohnbare Zone, wo die Temperatur die Bewohnbarkeit eines Planeten beeinflussen kann. Wenn ein Planet seinem Stern zu nah ist, wird er für flüssiges Wasser zu heiß. Wenn es zu weit weg ist, liegt das Wasser wahrscheinlich in Form von Eis vor. EntsprechendKlaus Mezgeram Center for Space and Habitability der Universität Bern in der Schweiz:

Diese Studie betont, dass es einen sehr begrenzten Größenbereich für Planeten gibt, um gerade genug, aber nicht zu viel Wasser zu haben, um eine bewohnbare Oberflächenumgebung zu entwickeln. Diese Ergebnisse werden Astronomen bei ihrer Suche nach bewohnbaren Exoplaneten in anderen Sonnensystemen leiten.

Sowohl Größe als auch Entfernung wichtig für die Bewohnbarkeit

Es scheint also, dass sowohl die Größe als auch die Entfernung vom Stern berücksichtigt werden müssen, wenn es um die potenzielle Bewohnbarkeit eines Planeten geht. In dieser Hinsicht wäre die Erde in diesem Sweet Spot; nicht zu klein und innerhalb der bewohnbaren Zone der Sonne.

Wanggenannt:

Die Größe eines Exoplaneten ist einer der am einfachsten zu bestimmenden Parameter. Basierend auf Größe und Masse wissen wir jetzt, ob ein Exoplanet ein Kandidat für das Leben ist, denn ein bestimmender Faktor erster Ordnung für die flüchtige Retention ist die Größe.

Aufgrund der neuen Erkenntnisse scheint es, dass der arme Mars von Anfang an in Bezug auf die Bewohnbarkeit im Nachteil war. Doch die Hoffnung auf Fundspuren des Lebens geht nicht verloren. Wir müssen nur weitersuchen, und je mehr Wissen wir über die Vergangenheit des Mars haben, desto intelligenter können wir diese Suche durchführen.

Behandschuhte Hand, die ein kleines Glasgefäß über einer Waage in einem Labor hält.

Eine Probe eines Mars-Meteoriten, der im Wang-Labor der Washington University in St. Louis untersucht wird. Bild überWashington University in St. Louis.

Fazit: Der Mars war einst eine nasse und bewohnbare Welt, also was hat sich daran geändert? Laut einer neuen Studie der Washington University in St. Louis ist wahrscheinlich die geringe Größe des Mars dafür verantwortlich, dass er den größten Teil seines Wassers und seiner Atmosphäre verloren hat.

Quelle: Kaliumisotopenzusammensetzung des Mars zeigt einen Mechanismus der planetaren flüchtigen Retention

Quelle (Volltext): Kaliumisotopenzusammensetzung des Mars enthüllt einen Mechanismus der planetaren flüchtigen Retention

Über die Washington University in St. Louis