Dieses Stück antikes Glas birgt das Geheimnis des Wassers auf dem Mars!

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Es handelt sich um ein Stück Glas, Mineralien und Gestein von der Größe einer antiken Münze und etwa der Dicke einer Wollfaser. Dies ist ein Marsmeteorit mit der Bezeichnung Northwest Africa 7034 oder Black Beauty, der durch einen gewaltigen Einschlag entstand, der verschiedene Teile der Marskruste zusammenklebte. Barnes, eine Assistenzprofessorin für Planetenwissenschaften am Satellite and Planetary Laboratory der University of Arizona, und ihr Forschungsteam führten chemische Analysen des Meteoriten Black Beauty und des berühmten Meteoriten Allan Hills 84001 durch, um die Geschichte der Wasserressourcen und die Entstehung des Planeten auf dem Mars zu rekonstruieren.

In den 1990er Jahren sorgten die beiden Meteoriten jedoch für Kontroversen, da man behauptete, sie enthielten Mikroorganismen vom Mars. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht. Die Analyse ergab, dass der Mars in seiner Frühgeschichte möglicherweise Wasser aus mindestens zwei verschiedenen Quellen bezogen hat. Die von den Forschern festgestellte Variabilität bedeutet, dass der Mars im Gegensatz zur Erde nie einen vollständig geschlossenen Magmaozean hatte. Diese beiden unterschiedlichen Wasserquellen im Inneren des Mars könnten uns etwas über die Art von Objekten verraten, die sich zu inneren Gesteinsplaneten zusammenschließen können.

Wasser auf dem Mars verstehen

Zwei sehr unterschiedliche Planetenkörper mit sehr unterschiedlichen Wassermengen könnten kollidieren und sich nie vollständig vermischen. Dieser Kontext ist auch wichtig für das Verständnis der früheren Bewohnbarkeit und Astrobiologie des Mars. Viele Wissenschaftler versuchen, die Geschichte der Wasserressourcen auf dem Mars zu ergründen, zum Beispiel: Woher kam das Wasser? Wie lange war es auf der Kruste (Oberfläche) des Mars? Woher kommt das Wasser auf dem Mars? Was kann uns Wasser über die Entstehung und Entwicklung des Mars sagen? Durch die Suche nach Hinweisen in zwei Wasserstoffisotopen gelang es dem Team, die Geschichte des Wassers auf dem Mars zu rekonstruieren.

Ein Wasserstoffisotop, das ein Proton in seinem Kern enthält, wird als „leichter Wasserstoff“ bezeichnet. Ein anderes Isotop heißt Deuterium, das in seinem Kern ein Proton und ein Neutron enthält und als „schwerer Wasserstoff“ bekannt ist. Das Verhältnis dieser beiden Wasserstoffisotope gibt Planetenforschern Aufschluss über die Prozesse und möglichen Quellen des in Gesteinen, Mineralien und Gläsern vorkommenden Wassers. Seit etwa 20 Jahren zeichnen Forscher die Isotopenverhältnisse in Marsmeteoriten auf, und die Daten sind sehr unterschiedlich und weisen scheinbar kaum eine Tendenz auf.

Meteoriten-Mysterium

Das in den Gesteinen der Erde eingeschlossene Wasser ist sogenanntes gewöhnliches Wasser, das heißt, es weicht nicht vom Standardreferenzwert für Meerwasser ab, der einem Verhältnis von schwerem zu leichtem Wasserstoff von 1:6420 entspricht. Andererseits ist die Marsatmosphäre stark fraktioniert, das heißt, sie besteht hauptsächlich aus Deuterium oder schwerem Wasserstoff, höchstwahrscheinlich, weil der Sonnenwind den leichten Wasserstoff weggetragen hat. Mithilfe von Messungen an Marsmeteoriten, die die Unterschiede zwischen Messungen der Erd- und Marsatmosphäre abdeckten (viele davon wurden durch Einschlagereignisse aus den Tiefen des Mars herausgeschleudert), begann das Team mit der Untersuchung der Wasserstoffisotopenzusammensetzung der Marskruste.

Insbesondere durch die Untersuchung von Proben aus der Marskruste: dem Black Beauty-Meteoriten und dem Allan Hills-Meteoriten. Black Beauty ist besonders nützlich, da es sich um eine Mischung aus Oberflächenmaterialien aus vielen verschiedenen Epochen der Marsgeschichte handelt. Dies gibt den Wissenschaftlern eine Vorstellung davon, wie sich die Marskruste im Laufe von Milliarden von Jahren gebildet hat. Die Isotopenverhältnisse der Meteoritenproben lagen zwischen denen von Erdgestein und der Marsatmosphäre. Ein Vergleich der Ergebnisse der Forscher mit früheren Studien, darunter auch jenen des Curiosity Rovers, ergab, dass dies während des größten Teils der über vier Milliarden Jahre alten Geschichte des Mars der Fall war.

Das Team hat Schwierigkeiten zu erklären, warum die Kruste so anders aussieht als der Marsmantel, das Gestein, das später darunter liegt. Versucht man, dieses relativ konstante Isotopenverhältnis in der Marskruste zu erklären, kann man dafür nicht die Atmosphäre heranziehen. Aber wir wissen, wie die Erdkruste entsteht. Es entsteht aus geschmolzenem Material im Inneren, das an der Oberfläche erstarrt. Bevor die Forscher mit dieser Arbeit begannen, herrschte die Annahme vor, dass das Innere des Mars erdähnlicher und intakter sei, so dass Abweichungen im Wasserstoffisotopenverhältnis in den Marsproben entweder auf irdische Kontamination oder atmosphärische Einbringung beim Verlassen des Mars zurückzuführen seien.

Die Annahme, dass die innere Zusammensetzung des Mars der der Erde ähnelt, geht auf eine Untersuchung von Marsmeteoriten zurück, von denen man annimmt, dass sie aus dem Erdmantel stammen, dem Inneren zwischen dem Kern des Planeten und der Oberflächenkruste. Allerdings gibt es Marsmeteoriten praktisch überall, und so war es schon immer eine Herausforderung, herauszufinden, was uns diese Proben tatsächlich über das Wasser im Marsmantel verraten. Angesichts der Tatsache, dass die Krustendaten so unterschiedlich sind, ergab eine sorgfältige Überprüfung der Daten, dass zwei geochemisch unterschiedliche Arten von Marsvulkangestein (angereicherte Shergottite und abgereicherte Shergottite) Wasser mit unterschiedlichen Wasserstoffisotopenverhältnissen enthalten.

Die Studie ergab, dass angereicherte Shergottite mehr Deuterium enthalten als abgereicherte Shergottite, die erdähnlicher sind. Es stellt sich heraus, dass man durch Mischen von Wasserstoff aus den beiden Shergottit-Arten in unterschiedlichen Anteilen Informationen über die Erdkruste erhalten kann. Die Forscher gehen davon aus, dass die Shegoti-Gesteine ​​zwei verschiedene Signaturen für Wasserstoff auf dem Mars aufweisen, und dieser deutliche Unterschied lässt darauf schließen, dass es möglicherweise mehr als eine Quelle gab, die den Mars mit Wasser versorgte.

Boco Park | Forschung/Von: University of Arizona

Fachzeitschrift Nature Geoscience

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