Der Mars scheint heute eine trockene Welt zu sein, aber auf der Planetenoberfläche gibt es zahlreiche Anzeichen dafür, dass es einst reichlich Wasser gab, darunter ausgetrocknete Flussbetten, alte Meeres- und Seebetten sowie vom Wasser geformte Täler. Auch auf dem Mars wurden bedeutende Wassereisreserven entdeckt, etwa riesige polare Eiskappen, vergrabene Gletscher näher am Äquator und oberflächennahes Eis, das vom Marsboden durchdrungen ist.
Vom Wind verwehte Staubhaufen oder Eisschichten? Der Mars Express der ESA hat einen der mysteriösesten Orte des Mars erneut besucht, um seine Zusammensetzung zu klären. Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass sich Schichten aus Wassereis mehrere Kilometer unter der Erde erstrecken – das größte Wasservolumen, das jemals in diesem Teil des Planeten entdeckt wurde. Vor mehr als 15 Jahren erkundete Mars Express die Medusa-Fossa-Formation (MFF) und entdeckte riesige Ablagerungen mit einer Tiefe von bis zu 2,5 km. Aus diesen frühen Beobachtungen war unklar, woraus diese Sedimente bestanden, doch neue Forschungen haben nun eine Antwort geliefert.
„Wir haben die MFF anhand neuer Daten des MARSIS-Radars von Mars Express erneut untersucht und festgestellt, dass die Ablagerungen noch dicker waren als wir dachten: bis zu 3,7 km“, sagt Thomas Watters von der Smithsonian Institution in den USA. „Es ist erstaunlich, dass die Radarsignale mit dem übereinstimmen, was wir von geschichtetem Eis erwarten würden, und den Signalen ähneln, die wir von den Polkappen des Mars sehen, von denen wir wissen, dass sie sehr eisreich sind.“ Wenn das in der MFF eingeschlossene Eis schmilzt, würde es den gesamten Planeten mit einer 1,5 bis 2,7 m tiefen Wasserschicht bedecken: Dies ist die größte Wassermenge, die jemals in diesem Teil des Mars entdeckt wurde, und genug, um das Rote Meer der Erde zu füllen.
Die Medusa-Fossa-Formation (MFF) besteht aus mehreren windgetriebenen Strukturen mit einem Durchmesser von Hunderten von Kilometern und einer Höhe von mehreren Kilometern. Diese Formationen liegen an der Grenze zwischen dem Hochland und dem Tiefland des Mars und sind möglicherweise die größte Staubquelle auf dem Mars und eine der umfangreichsten Ablagerungen auf dem Planeten.
Erste Beobachtungen von Mars Express zeigten, dass MFF für Radar relativ transparent und von geringer Dichte ist, beides Eigenschaften, die man in eisigen Sedimenten sieht. Wissenschaftler konnten jedoch eine trockenere Version nicht ausschließen: Tatsächlich handelt es sich bei diesen Formationen um riesige Ansammlungen von windverwehtem Staub, Vulkanasche oder Sedimenten.
„Hier kommen die neuen Radardaten zum Einsatz! Wenn der MFF nur ein riesiger Staubhaufen wäre, würden wir angesichts seiner Tiefe erwarten, dass er sich unter seinem eigenen Gewicht verdichtet“, sagt Co-Autor Andrea Cicchetti vom Nationalen Institut für Astrophysik in Italien. „Dadurch würde etwas entstehen, das viel dichter ist als das, was wir tatsächlich in MARSIS sehen. Und als wir modellierten, wie sich verschiedene Frostschutzmittel verhalten würden, konnte nichts die Eigenschaften von MFF nachahmen – wir brauchten Eis.“ Stattdessen deuten die neuen Erkenntnisse auf Staub- und Eisschichten hin, die von einer mehrere hundert Meter dicken Schutzschicht aus trockenem Staub oder Asche bedeckt sind.
Auch wenn der Mars heute eine trockene Welt zu sein scheint, ist die Oberfläche des Planeten voller Anzeichen dafür, dass es einst reichlich Wasser gab, darunter ausgetrocknete Flussbetten, alte Meeres- und Seebetten sowie vom Wasser geformte Täler. Auch auf dem Mars wurden bedeutende Wassereisreserven entdeckt, etwa riesige polare Eiskappen, vergrabene Gletscher näher am Äquator und oberflächennahes Eis, das vom Marsboden durchdrungen ist. Riesige Eisreserven in der Nähe des Äquators – wie sie vermutlich unter der trockenen Oberfläche des MFF liegen – hätten sich im aktuellen Klima des Planeten nicht bilden können. Sie müssen sich in einer früheren Klimaepoche gebildet haben.
„Diese neueste Analyse stellt unser Verständnis der Entstehung der Medusa-Gruben in Frage und wirft ebenso viele Fragen auf, wie sie beantwortet“, sagt Colin Wilson, ESA-Projektwissenschaftler für Mars Express und den ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) der ESA. „Wie lange ist es her, dass sich diese Eisablagerungen gebildet haben und wie sah der Mars damals aus? Wenn bestätigt wird, dass es sich bei diesen massiven Ablagerungen um Wassereis handelt, wird dies unser Verständnis der Klimageschichte des Mars verändern. Jedes Reservoir mit altem Wasser wäre ein interessantes Ziel für die Erforschung durch Menschen oder Roboter.“
„Leider sind die MFF-Lagerstätten mit Hunderten Metern Staub bedeckt, sodass sie zumindest für die nächsten Jahrzehnte unzugänglich sind. Allerdings hilft uns jedes Stück Eis, das wir finden, besser zu verstehen, wo früher das Marswasser floss und wo es heute zu finden ist. Gemeinsam erfahren unsere Marsforscher immer mehr über unseren Planetennachbarn“, fügt Colin hinzu.
Während Mars Express Wassereis in mehreren Kilometern Tiefe abbildet, liefert der Marsorbiter TGO den Blick auf oberflächennahes Wasser. Der Orbiter trägt das FREND-Instrument, das Wasserstoff – einen Indikator für Wassereis – im obersten Meter des Marsbodens kartiert. Im Jahr 2021 entdeckte FREND in den Valles Marineris des Mars eine wasserstoffreiche Region von der Größe der Niederlande und kartiert derzeit die Verteilung flacher Sedimente auf dem Roten Planeten.
Der chinesische Orbiter Tianwen-1 entdeckte einen gewaltigen Staubsturm auf dem Mars in der Nähe des Olymp, dem größten Berg im Sonnensystem. Ein gewaltiger Staubsturm wurde im Januar 2022 von der MoRIC-Kamera mit mittlerer Auflösung auf Tianwen-1 erfasst. Die Mission startete im Juli 2020 und erreichte kurz vor der Ankunft des NASA-Rover Perseverance im Februar 2021 die Umlaufbahn um den Mars.
Im Januar 2004 landeten die NASA-Zwillingsrover Spirit und Opportunity auf gegenüberliegenden Seiten des Mars und läuteten damit eine neue Ära der interplanetaren Roboterforschung ein. Sie kamen im Abstand von drei Wochen an, jeder von einer Ansammlung von Airbags umgeben, die etwa 30 Mal an der Oberfläche herumprallten, bevor sie anhielten und sich entleerten. Mars-Rover-Mission: Suche nach Beweisen dafür, dass einst Wasser auf der Oberfläche des Roten Planeten floss.
Ihre Entdeckungen würden wissenschaftliche Lehrbücher neu schreiben, darunter auch das von Opportunity, kurz nach der Entdeckung der berühmten „Blaubeeren“ – kugelförmige Kieselsteine aus dem Mineral Hämatit, die in saurem Wasser gebildet wurden. Einige Jahre nach Beginn der Mission entdeckte Spirit Spuren alter heißer Quellen, die vor Milliarden von Jahren möglicherweise ideale Lebensräume für mikrobielles Leben waren (falls sie jemals auf dem Roten Planeten existierten).
Teilweise dank der von Spirit and Opportunity gesammelten wissenschaftlichen Daten genehmigte die NASA die Entwicklung des SUV-großen Curiosity Rovers, um zu untersuchen, ob vor Milliarden von Jahren lebenserhaltende chemische Inhaltsstoffe auf einer ehemaligen Wasserwelt vorhanden waren (kurz nach der Landung im Jahr 2012). Rover stellte fest, dass dies der Fall ist). Perseverance, das 2021 auf dem Roten Planeten ankam, baut auf dem Erfolg von Curiosity auf, indem es Gesteinskerne sammelte, die zur Erde zurückgebracht werden könnten, um im Rahmen der Mars Sample Return Campaign, einer gemeinsamen Aktion der NASA und der European, auf Anzeichen von uraltem mikrobiellem Leben zu testen Raumfahrtagentur. Raumfahrtagentur.
Während der Arbeit an „Spirit and Opportunity“ entwickelten die Ingenieure Oberflächenerkundungstechniken, die bis heute fortbestehen, einschließlich der Verwendung spezieller Software und 3D-Brillen zur besseren Navigation in der Marsumgebung. Und nachdem die Ingenieure jahrelange Erfahrungen aus den Reisen der Zwillingsrover über die felsige, sandige Oberfläche des Mars gesammelt haben, können sie sicherere, längere Reisen planen und schnell die viel komplexeren Tagespläne erstellen, die für den Betrieb von Curiosity und Perseverance erforderlich sind.
Stattdessen konnte das Team dank seiner langlebigen Roboter eine Vielzahl unterschiedlicher Marslandschaften bereisen. Opportunity, der erste Rover, der einen Marathon auf einem anderen Planeten absolviert hat, wird letztendlich insgesamt fast 30 Meilen (45 Kilometer) zurücklegen, die weiteste Distanz, die auf einem anderen Planeten zurückgelegt wurde.
„Das war ein Paradigmenwechsel, den niemand erwartet hatte“, sagte der ehemalige Projektmanager John Callas von JPL. „Die Distanz und der Zeitrahmen, die wir zurückgelegt haben, waren wirklich ein historischer Sprung.“ Die Möglichkeit, so viel zu sehen, war entscheidend für die Entdeckung, dass der Mars nicht nur einst eine wässrigere Welt war, sondern auch, dass er zu unterschiedlichen Zeitpunkten viele verschiedene Arten von Wasserumgebungen beherbergte – Süßwasser, heiße Quellen, saure und salzige Becken Es ist Geschichte.
Die NASA hat nun ein Team von vier Freiwilligen ausgewählt, die an einer simulierten Reise zum Mars in einem Habitat im Johnson Space Center der Agentur in Houston teilnehmen sollen. Abhishek Bhagat, Kamak Ebadi, Susan Hilbig und Ariana Lucic werden am Freitag, dem 26. Januar, die Bodenanlage HERA (Human Exploration Research Analog) betreten, um während einer simulierten Mission zum Roten Planeten 45 Tage lang als Astronauten zu leben und zu arbeiten. Die Besatzungsmitglieder werden die Anlage am 11. März verlassen, nachdem sie zur Erde „zurückgekehrt“ sind. Als Reservemannschaft stehen zwei weitere Freiwillige zur Verfügung.
Ohne die Erde zu verlassen, können Wissenschaftler mit HERA untersuchen, wie sich Besatzungsmitglieder an die Isolation, Gefangenschaft und Arbeitsbedingungen anpassen, denen Astronauten auf künftigen Raumflügen ausgesetzt sein werden. Die Besatzungsmitglieder werden wissenschaftliche, operative und technische Aufgaben ausführen und dabei auf Kommunikationsverzögerungen mit der Außenwelt von bis zu fünf Minuten stoßen, je näher sie dem Mars kommen.
Die neue Besatzung wird während der simulierten Mission an 18 Studien zur menschlichen Gesundheit teilnehmen. Die Experimente werden die psychologischen, physiologischen und Verhaltensreaktionen von Besatzungsmitgliedern Millionen Kilometer von ihrem Heimatplaneten entfernt bewerten. Zehn Studien sind neu für HERA, darunter sieben, die von Forschern außerhalb der USA durchgeführt wurden. Diese internationalen Studien werden in Zusammenarbeit mit dem Mohammed bin Rashid Space Center in den Vereinigten Arabischen Emiraten und der ESA (Europäische Weltraumorganisation) durchgeführt.