Wasser ist allgegenwärtig auf der Erde – etwa 70 Prozent der Oberfläche sind davon bedeckt. Auf der Erde gibt es Wasser in der Luft, auf der Oberfläche und in Gesteinen. Geologische Beweise legen nahe, dass Wasser seit etwa 4,3 Milliarden Jahren stabil auf der Erde vorhanden ist. Die Geschichte des Wassers auf dem frühen Mars ist weniger sicher.
Bestimmung, wann Wasser erstmals erschien, wo und wie lange es vorhanden war, sind alles brennende Fragen, die die Erforschung des Mars vorantreiben. Wenn der Mars einmal bewohnbar war, war eine gewisse Menge an Wasser erforderlich.
Kollegen und ich haben das Mineral Zirkon in einem Meteoriten vom Mars untersucht und Hinweise darauf gefunden, dass Wasser vorhanden war, als sich das Zirkonkristall vor 4,45 Milliarden Jahren bildete. Unsere Ergebnisse, veröffentlicht im Journal Science Advances, könnten die ältesten Beweise für Wasser auf dem Mars darstellen.
Wasser spielte schon lange eine wichtige Rolle in der frühen Geschichte des Mars. Um unsere Ergebnisse in einen breiteren Kontext zu stellen, betrachten wir zunächst einmal, was „früher Mars“ im Hinblick auf die geologische Zeitskala des Mars bedeutet und betrachten dann die verschiedenen Möglichkeiten, nach Wasser auf dem Mars zu suchen.
Wie die Erde bildete sich auch der Mars vor etwa 4,5 Milliarden Jahren. Die Geschichte des Mars umfasst vier geologische Perioden: Amazonian (von heute bis vor 3 Milliarden Jahren), Hesperian (vor 3 bis vor 3,7 Milliarden Jahren), Noachian (vor 3,7 bis vor 4,1 Milliarden Jahren) und Pre-Noachian (vor 4,1 bis vor etwa 4,5 Milliarden Jahren).
Beweise für Wasser auf dem Mars wurden erstmals in den 1970er Jahren gemeldet, als die Mariner-9-Raumsonde der NASA Bilder von Flusstälern auf der Marsoberfläche machte. Spätere Orbitmissionen wie Mars Global Surveyor und Mars Express entdeckten die weit verbreitete Präsenz von hydrierten Tonmineralien an der Oberfläche.
Diese hätten Wasser benötigt. Die marsschen Flusstäler und Tonminerale sind hauptsächlich in noachischen Gelände zu finden und bedecken etwa 45 Prozent des Mars.
Zusätzlich fanden Orbiter auch große Flutkanäle – sogenannte Abflusskanäle – in hesperischen Geländen. Diese deuten auf die kurzfristige Anwesenheit von Wasser an der Oberfläche hin.
Die meisten Berichte über Wasser auf dem Mars stammen aus Materialien oder Geländen älter als 3 Milliarden Jahre. Neuer als das gibt es nicht viel Evidenz für stabiles flüssiges Wasser auf dem Mars.
Es gibt drei Möglichkeiten zur Suche nach Wasser auf dem Mars: Beobachtungen der Oberfläche durch Orbitraumschiffe; bodengestützte Beobachtungen wie diejenigen von Marssonden; sowie Meteoriten vom Mars mit prähnoachischem Material zur direkten Untersuchung.
Eine kleine Anzahl aller Meteoriten von unserem Nachbarplaneten stammt aus einer einzigen Asteroidenkollision und enthält prähnoachisches Material. Black Beauty ist ein berühmter marsscher Meteorit aus zerbrochenem Oberflächenmaterial oder Regolith.
Neben Gesteinsfragmenten enthält er Zirkone aus einer Zeit von vor 4,48 bis vor 4,43 Milliarden Jahren – das sind die ältesten Stücke vom Mars bekannt.
Bei der Untersuchung von Spurenelementen in einem dieser antiken Zirkone fanden wir Hinweise auf hydrothermale Prozesse – was bedeutet dass sie in ferner Vergangenheit heißem Wasser ausgesetzt waren als sie sich bildeten.
Das Problem besteht darin dass Eisen-, Aluminium- und Natriumspuren normalerweise nicht in kristallinem magmatischem Zirkon vorkommen – also wie gelangten diese Elemente in den marsschen Zirkon?
Vorherige Studien haben einen nassen prähnoachischen Mars vorgeschlagen. Ungewöhnliche Sauerstoffisotopenverhältnisse in einem 4,43-Milliarden-Jahre alten marsschen Zirkon wurden zuvor als Beweis für eine frühe Hydrosphäre interpretiert.
Es wurde sogar vorgeschlagen dass es vor 4.45 Milliarden Jahren einen frühen globalen Ozean gab. Das Fazit unserer Studie ist dass magmatische hydrothermale Systeme während der frühen Bildungskruste des Marsses aktiv waren vor 4.45 Milliarden Jahre.
