Untergrund-See auf Mars entdeckt? Fragen und Antworten

Auf den Monden der äußeren Planeten unseres Sonnensystems hat sich Wasser als reichlich vorhandenes Gut herausgestellt. Auf dem Mars war es in großen Mengen allerdings nicht zu finden – bis jetzt.

Radarscans des Roten Planeten deuten auf ein stabiles Vorkommen flüssigen Salzwassers hin, das sich auf einer Fläche von etwa 20 Kilometern erstreckt und sich etwa anderthalb Kilometer unter der Oberfläche befindet. Noch dazu scheint der unterirdische See auch nicht allein zu sein.

„Es gibt andere Bereiche, die anscheinend ähnlich sind. Es gibt keinen Grund zu sagen, dass es nur diesen einen [See] gibt“, sagt Elena Pettinelli von der italienischen Universität Rom III. Sie ist die Co-Autorin der Studie, die in „Science“ erschien und die Entdeckung beschreibt.

Falls die Daten bestätigt werden, könnten die unterirdischen Wassermassen ein paar Fragen darüber beantworten, was mit den alten Meeren des Mars geschah – und eventuell eine Wasserquelle für künftige menschliche Siedlungen auf dem Planeten darstellen. Der Fund ist besonders für Astrobiologen spannend, da der See ein idealer Lebensraum für außerirdische Lebensformen sein könnte.

„Auf der Erde, zum Beispiel in der Antarktis, haben wir in solchen Umgebungen Bakterien“, so Pettinelli. „Sie können sich tief im Eis befinden.“

Vor Milliarden von Jahren war der junge Mars vermutlich warm und von Ozeanen bedeckt und ähnelte damit seinem größeren blauen Nachbarn. Heutzutage ist seine Oberfläche eine öde, toxische Wüste. Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler herauszufinden, was mit dem Wasser geschah, das einst Wellen über dem roten Sandboden schlug.

Bisher haben die Forscher mehrfach Wasser auf dem Mars entdeckt, allerdings in sehr flüchtiger Form oder an unerreichbaren Stellen. Entweder reichert es als Wasserdampf die Atmosphäre an, ist tief im Permafrost oder an den Polkappen eingeschlossen oder rinnt womöglich je nach Jahreszeit an Kraterhängen hinab. Die bislang entdeckten Mengen reichen nicht aus, um den Verbleib der großen Marsmeere zu erklären.

„Wir wissen, dass es einst eine Menge Wasser auf der Marsoberfläche gab, und wir können noch nicht wirklich erklären, wo es abgeblieben ist“, sagt Bobby Braun von der University of Colorado in Boulder. Daher vermuteten die Wissenschaftler, dass ein Teil des fehlenden Wassers in unterirdischen Wasserschichten eingeschlossen ist.

Allerdings hat die Menschheit erst Anfang des Jahrtausends Raumsonden gestartet, die solche unterirdischen Wasservorkommen überhaupt aufspüren können.

Eine davon ist der Mars Express der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Seit 2003 zieht er seine Kreise um den vierten Planeten unseres Sonnensystems. Mit an Bord ist ein Instrument namens MARSIS, das mit Hilfe von Radarpulsen einen Blick unter die Marsoberfläche wirft. Es sendet niederfrequente Radiowellen aus, die tief in den Boden eindringen, bis sie von geologischen Strukturen oder anderen Hindernissen zurückgeworfen werden. Indem Wissenschaftler untersuchen, wie diese Wellen zur Raumsonde zurückreflektiert werden, können sie darauf schließen, was sich im Boden verbirgt.

Im Jahr 2008 entdeckte das MARSIS-Team einen Schimmer, der auf sehr helle Reflexionen nahe des Südpols hindeuten könnte. In jenem Gebiet befinden sich gefrorene Eisschichten. Auf der Erde sind besonders salzige Wasseransammlungen die hellsten Radarreflektoren. Daher beschloss das Team, sich die entsprechende Marsregion genauer anzusehen.

Jahrelang sammelte das Team Unmengen an Daten, bevor die Forscher endlich genug Informationen zusammengetragen hatten, um sich ein umfassendes Bild der Lage zu machen.

„Wir wussten, dass es dort etwas gab, und waren neugierig darauf herauszufinden, was sich unterhalb dieses Bereichs verbirgt“, erinnert sich Pettinelli. „Und wir waren stur genug, um die Daten zu analysieren.“

Das Durchforsten der MARSIS-Daten war alles andere als einfach. Zwei Jahre lang setzte das Team die Beobachtungsdaten zusammen und verarbeitete sie. Dabei mussten auch andere Möglichkeiten (beispielsweise tiefere Schichten aus Kohlendioxid-Eis) ausgeschlossen werden.

Schließlich konnten die Forscher die Reflexionsmuster auf dem Mars mit denen auf der Erde vergleichen und waren überzeugt, dass sie einen subglazialen See gefunden hatten. Vermutlich enthält der See besonders viele Salze, die den Gefrierpunkt des Wassers herabsetzen, damit er in der kalten Umgebung weiterhin flüssig bleibt.

Das Team vergleicht die Entdeckung mit irdischen Seen, die unter der Eisdecke von Grönland und der Antarktis ruhen und durchaus Leben beherbergen könnten.

Allerdings ist bisher noch nicht jeder davon überzeugt, dass der „See“ auch tatsächlich ein See ist. Selbst dem Team zufolge könnte es sich stattdessen auch um einen Einschluss aus feuchtem Sediment handeln. Um das herauszufinden, sei Pettinelli zufolge jedoch ein anderes Instrument nötig.

„Wir können nicht zwischen beidem wählen. Wir haben nicht genügend Informationen, um zu sagen, dass es ein See oder ein gesättigtes Sediment wie beispielsweise ein Aquifer ist“, sagt sie. „Der See wäre interessanter.“

Sofern es überhaupt einen gibt.

„Wir sehen diesen Reflektor nicht“, sagt Bruce Campbell vom Smithsonian National Air and Space Museum. Er gehört dem Team an, das ein ähnliches Instrument namens SHARAD auf dem Mars Reconnaissance Orbiter der NASA bedient.

Der MRO befindet sich seit 2006 auf einer Umlaufbahn um den Mars und lässt sein Radar über die außerirdische Landschaft gleiten. Dabei hat er auch mehrfach den Südpol mit seinen Ablagerungen passiert und nichts entdeckt, das einem Wasserreservoir ähnelt.

Das liegt vermutlich daran, dass das MRO-Radar andere Wellenlängen benutzt, die vom Eis zerstreut werden, bevor sie die Tiefe des potenziellen Reservoirs erreichen, erklärt Jack Holt von der University of Arizona. Allerdings verweist er auch darauf, dass alles, was Radarstrahlen so gut reflektiert wie ein flüssiger See, von SHARAD entdeckt werden müsste.

„Salzlauge ist vermutlich der stärkste Radarreflektor, den man haben kann, mal abgesehen von Metall“, sagt er. „Ein See hätte eine spiegelglatte Oberfläche, die mit größerer Wahrscheinlichkeit mit SHARAD zu sehen wäre. Wenn es gesättigte Sedimente sind, könnte es sich um eine unregelmäßigere Oberfläche handeln, die man mit SHARAD daher auch einfacher übersehen könnte.“

Generell sind die Wissenschaftler gespannt darauf, die Ergebnisse zu bestätigen – allen voran das MARSIS-Team.

„Ich denke, wir haben ganze Arbeit dabei geleistet, der Idee den Garaus zu machen - also insofern, als dass wir viele Male versucht haben, die Möglichkeit auszuschließen, dass es sich um Wasser handelt “, sagt Pettinelli. „Wir sind jetzt also ziemlich überzeugt und hoffen, dass wir in Zukunft dank weiterer Daten noch überzeugter sein werden.“

Wenn sich unter der Oberfläche tatsächlich ein kleiner Einschluss mit Salzwasser befindet, könnte er helfen, das Rätsel um den Verbleib der Marsmeere zu lösen. Er kann aber auch Hinweise auf den Wasserkreislauf des Roten Planeten geben. Derzeit vermutet man, dass unterirdische Aquifer, die von den schmelzenden Polkappen gespeist werden, dabei eine Rolle spielen. Dabei läuft der Großteil des Wassers von den südlichen Hochländern nach Norden, wie Nathalie Cabrol vom SETI Institute erklärt.

„Daraus kann man schließen, dass es an den Marspolen entweder sehr feuchte Sedimente oder flüssiges Wasser gibt“, sagt sie. „Dort würde man ein solches Reservoir erwarten.“

Cabrol kennt sich mit ungewöhnlichen Orten aus: Auf der Erde untersucht sie dem Mars ähnliche Umgebungen, wofür sie mitunter in Seen abtauchen muss, die zwischen den hohen Gipfeln der Anden versteckt liegen. Egal, ob MARSIS nun feuchte Sedimente oder einen See gefunden hat – beides wäre ihr zufolge aufregend.

„Was man hier sieht, ist das potenzielle Vorhandensein von Wasser, von einer Anlaufstelle [...] und dort kann man Nährstoffe aus den Mineralien gewinnen“, sagt sie. „Man braucht eine Energiequelle [...] und wenn es in den Polargebieten junge Vulkane gibt, wäre das definitiv ein Zielgebiet für ein Habitat und [die Suche] Leben.“

Andererseits wäre es auch „ein sehr problematischer Ort für einen Besuch, weil er zu den besonderen Regionen unter planetarem Schutz gehören würde“, erklärt sie. Im Weltraumvertrag der Vereinten Nationen ist ein ganzer Abschnitt dem Schutz extraterrestrischer Körper vor Kontamination durch Erdorganismen gewidmet.

Das neue Reservoir fällt auch in jene Gruppe von Ressourcen, die für menschliche Siedler auf dem Mars von besonderem Interesse sind, auch wenn dieser spezielle See vielleicht nicht die erste Wahl wäre.

„Ich denke, es ist sehr unwahrscheinlich, dass die ersten Menschen auf dem Mars gleich mehrere Kilometer tief in den Boden hineinbohren“, sagt Braun, ein Berater für die National Geographic-Serie „MARS“ und der ehemalige Cheftechnologe der NASA.

„Vermutlich stimmt es aber, dass es, wenn dort ein See ist, noch andere ähnliche Gewässer gibt, die vielleicht näher an der Oberfläche liegen“, sagt er. „Und wenn wir wüssten, dass es dort einen großen Wasserkörper in nur einigen Metern Tiefe gibt, dann wäre das definitiv etwas, was man bei der Planung für ein Basislager berücksichtigen sollte.“

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.