Möchten Sie Leben auf dem Mars finden? Schau tief unter die Erde

Gesprenkelter und geschichteter Würfel mit blauen Bereichen zwischen den Schichten, auf schwarzem Hintergrund.

Schnittdarstellung mit unterirdischen Seen auf dem Mars. Die Forschung legt nahe, dass diese unterirdischen Seen oder Grundwasserleiter – die durch schmelzendes Eis tief unter der Oberfläche gebildet wurden – die besten Orte für das Leben auf einem so kalten Planeten wie dem Mars gewesen wären. Sie könnten auch dazu beitragen, widersprüchliche Szenarien eines warmen, nassen frühen Mars im Vergleich zu dem kälteren Mars, den wir heute sehen, zu erklären. Bild überDIES/ Medialab.


Wenn es jemals Leben auf dem Mars gäbe, wo würde es sein? Was wäre der beste Ort, um nach Beweisen für das Leben auf dem Mars zu suchen, sei es uraltes versteinertes Leben oder noch lebende Mikroben? Wie viele Wissenschaftler vorgeschlagen haben, könnte die Antwort unter der Erde liegen, wo die Bedingungen wärmer und feuchter sind. Jetzt eine neue Studie –angekündigtvon der Rutgers University in New Jersey am 2. Dezember 2020 – erweitert diese Idee. Es deutet darauf hin, dass die Region, in der solche Beweise am wahrscheinlichsten sind, mehrere Meilen unter der Marsoberfläche liegt, wo Erdwärme (geothermische Energie) könnten unterirdische Eisschilde geschmolzen haben.

Das neuepeer-reviewedPapier warveröffentlichtinWissenschaftliche Fortschritteam 2.12.2020.


Aus dem Papier:

Bei der Erklärung umfangreicher Beweise für vergangenes flüssiges Wasser wurde die Debatte darüber, ob der Mars hauptsächlich warm und nass oder kalt und trocken war, vor 4 Milliarden Jahren (Ga) seit Jahrzehnten andauert. Die Leuchtkraft der Sonne war vor 4 Ga um ~30% niedriger; Daher haben die meisten Mars-Klimamodelle Schwierigkeiten, die mittlere Oberflächentemperatur über den Schmelzpunkt von Wasser zu erhöhen.BasalschmelzenEisschilde können helfen, dieses Paradox aufzulösen. Wir haben das modelliertthermophysikalischEisentwicklung und Schätzung des geothermischen Wärmeflusses, der erforderlich ist, um Schmelzwasser auf einem kalten, trockenen Mars zu produzieren. Wir haben dann analysiertgeophysikalischeundgeochemischDaten, die zeigen, dass basales Schmelzen auf dem Mars vor 4 Ga möglich gewesen wäre. Wenn der Mars vor 4 Ga warm und nass gewesen wäre, hätte der geothermische Fluss sogar angehaltenhydrothermalAktivität. Unabhängig von der tatsächlichen Beschaffenheit des alten Marsklimas wäre der Untergrund die bewohnbarste Region auf dem Mars gewesen.

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Geteiltes Bild mit rotem, unfruchtbarem Planeten links und Planet mit Ozean rechts.

War der frühe Mars immer kalt, mit dem größten Teil seines Wassers unter der Erde (links) oder war er einmal warm und nass? Die widersprüchlichen Beweise für beide sind noch nicht gelöst, aber die neue Studie könnte helfen, diese seit langem gestellte Frage endlich zu beantworten. Bild über NASA/ Goddard Space Flight Center/Der Wetter Kanal.


Zwei lange rechteckige Kästen mit Etiketten und nach oben zeigenden Pfeilen, die den Wärmefluss anzeigen.

Schematische Darstellung des warmen und nassen frühen Mars (links) und des kalten, trockenen frühen Mars (rechts). Bild über Ojha et al./Wissenschaftliche Fortschritte.

Die Ergebnisse haben direkte Auswirkungen auf die Möglichkeit von Leben auf dem Mars in der Vergangenheit oder Gegenwart und können den Wissenschaftlern auch helfen, die beiden gegensätzlichen Szenarien des frühen Mars endlich in Einklang zu bringen, egal ob es warm und nass oder kälter und trockener war (oder etwas dazwischen). Als HauptautorLujendra Ojhaan der Rutgers University-New Brunswick,angegeben:

Auch wenn in Computersimulationen Treibhausgase wie Kohlendioxid und Wasserdampf in die frühe Marsatmosphäre gepumpt werden, haben Klimamodelle immer noch Schwierigkeiten, einen langfristig warmen und feuchten Mars zu unterstützen. Ich und meine Co-Autoren schlagen vor, dass dieschwaches junges sonnenparadoxkönnte zumindest teilweise in Einklang gebracht werden, wenn der Mars in seiner Vergangenheit eine hohe Erdwärme hatte.

Wir wissen, dass der Mars in der Vergangenheit viel feuchter war, mit Seen und Flüssen und vielleicht sogar einem Ozean. Aber die meisten Klimamodelle deuten immer noch darauf hin, dass der Planet kälter und trockener war. Wenn der Mars unter der Erde genug Wärme hätte, könnte dies helfen, das Paradoxon zu erklären, selbst wenn der Planet aufgrund einer schwächeren Sonne zu dieser Zeit, vor etwa 4 Milliarden Jahren, an der Oberfläche kalt war.


Aktuelle Beweise deuten darauf hin, dass der Mars vor 4,1 Milliarden bis 3,7 Milliarden Jahren reichlich flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche hatte (derNoachianEpoche). In diesem neuen Szenario könnte Wasser durch das Schmelzen von Eis unter der Oberfläche entstanden sein, aufgrund vonradioaktiver Zerfall. Elemente wieUran,Thorium, undKaliumsind dafür bekannt, dies auf felsigen Planeten, einschließlich der Erde, zu tun. Selbst wenn die Oberfläche kälter war, hätte es tief unten noch genug Wärme geben können, um das Eis zu schmelzen.

Lächelnder Mann mit Bart und Anhänger um den Hals.

Lujendra Ojha von der Rutgers University-New Brunswick, Hauptautorin der neuen Studie. Bild überInstagram.

Dieser Prozess wäre wahrscheinlich ähnlich wie bei subglazialen Seen in Gebieten desWestantarktischer Eisschild, die kanadische Arktis und Grönland.Wostok-Seein der Antarktis ist ein gutes Beispiel für einen dieser Seen.Bohrexpeditionenvon russischen Wissenschaftlern im dunklen unterirdischen See haben in den Eisschichten in der Nähe des flüssigen Wassers mikroskopisch kleines Leben gefunden. Weitere Analysen haben gezeigt, dass der Wostok-See enthältein vielfältiges Set von Mikroben, sowie einige mehrzellige Organismen.

Könnte eine solche Erwärmung tatsächlich während der Noachian-Ära auf dem Mars möglich gewesen sein? Die Forscher sagen ja und sagen, dass die erforderlichen Bedingungen allgegenwärtig gewesen wären.


Nachdem der Mars sein Magnetfeld und den größten Teil seiner Atmosphäre verloren hatte, wäre es für flüssiges Wasser unmöglich geworden, auf der Oberfläche zu bleiben. Aber es hätte leicht unter der Oberfläche bleiben können, in immer größeren Tiefen. Ojha sagte:

In solchen Tiefen könnte das Leben durch hydrothermale (Erhitzungs-)Aktivitäten und Gesteins-Wasser-Reaktionen aufrechterhalten worden sein. Der Untergrund könnte also die langlebigste bewohnbare Umgebung auf dem Mars darstellen.

Wenn auf dem Mars jemals Mikroben auf der Oberfläche oder in der Nähe der Oberfläche existiert hätten, hätten sie sich wahrscheinlich tiefer in die Erde zurückgezogen, wo noch flüssiges Wasser verfügbar war. Es ist daher sinnvoll, dass sich alle Spuren dieses Lebens weit unter der Oberfläche befinden können, wo sie vor der harten ultravioletten Strahlung der Sonne geschützt sind.

Die Möglichkeit des Lebens in unterirdischen Nischen, in denen Wasser verfügbar war oder ist, gewinnt mit der Entdeckung von scheinbar unterirdischen Seen auf dem Mars derzeit zusätzliche Bedeutung. DieErsterwurde von der entdecktMars-ExpressOrbiter im Jahr 2018, unter der Südpolkappe, mitdrei weitere gemeldetletzten Oktober in der Nähe. Diese Seen, ähnlich denen in Polarregionen auf der Erde, sind kalt und wahrscheinlich sehr salzig, könnten aber dennoch möglicherweise einige Arten von Mikroorganismen beherbergen. Die Feststellung vonirgendeinflüssiges Wasser auf dem Mars ist heute aufregend in Bezug auf mögliches Leben, da die Oberfläche jetzt so unwirtlich ist.

Schwarze und weiße horizontale Linien mit kurzen horizontalen blauen Streifen, gekennzeichnete Merkmale.

Radarbild von Mars Express im Jahr 2018, das den ersten entdeckten größten See unter dem Südpolareis zeigt. Ähnliche unterirdische Seen, die durch schmelzendes Eis entstanden, wären laut der neuen Studie die besten Orte für das Leben auf dem Mars gewesen. Bild überDIES/ NASA / JPL / ASI / Universität Rom / R. Orosei et al. 2018.

Die Seen unterhalb der Südpolkappe werden wahrscheinlich durch Salze flüssig gehalten, da es an dieser Stelle wenig oder keine Erdwärme gibt. Aber könnte es andere geben, vielleicht an Orten in der Nähe von Vulkanen, wo noch etwas latente Wärme von der geologisch aktiven Zeit des Planeten übrigbleiben könnte? Und tatsächlich gibt es jetzt auch Beweise dafür, dass unter der Marsoberfläche immer noch vulkanische Aktivität stattfindet.

Wenn einer dieser Seen nicht istauchsalzig, könnten sie ideale Lebensräume für Mikroben sein, genau wie die Forscher von Rutgers vermutet haben. Sie zu testen, liegt leider noch in weiter Ferne. Aber auf der Suche nach Leben könnten sie der Ort sein, an dem zukünftige Entdecker auf biologisches Gold stoßen.

Fazit: Eine neue Studie legt nahe, dass der beste Ort, um nach Beweisen für Leben auf dem Mars zu suchen, kilometerweit unter der Erde liegt, wo Erdwärme das unterirdische Eis geschmolzen hat.

Quelle: Grundwasserproduktion aus geothermischer Erwärmung auf dem frühen Mars und Implikationen für die Bewohnbarkeit des frühen Mars

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