Seit Jahrzehnten schon untersuchen weltweit ansässige Organisationen und Wissenschaftler:innen die Oberfläche des Roten Planeten. Sie suchen dort nach flüssigem Wasser, nach Hinweisen auf einstiges ursprüngliches Leben auf dem Mars und nach Möglichkeiten, den Planeten zu besiedeln. All diese Punkte verbindet die Annahme der Erd-Ähnlichkeit des Mars. Tatsächlich scheinen es aber seine Unterschiede zu unserer Heimat zu sein, die entscheidend sind – allem voran seine Größe.

Leben auf dem Mars: Es kommt doch auf die Größe an

Eine neuveröffentlichte Studie legt nahe, dass der Größenunterschied des Mars zur Erde maßgeblich für seine heutige Lebensfeindlichkeit verantwortlich sein könnte. Immerhin beträgt der Durchmesser des Planeten gerade mal 53 Prozent dessen der Erde. Demnach sei es ihm unmöglich, flüchtige Stoffe, die für das Leben auf dem Mars unerlässlich gewesen wären, dauerhaft zu halten.

„Das Schicksal des Mars war von Anfang an entschieden“, so Kun Wang, Assistenzprofessor für Erd- und Planetenwissenschaften an der Washington University und Hauptautor der Forschungsarbeit. „Es gibt wahrscheinlich einen Schwellenwert für die Größenanforderungen von Gesteinsplaneten, um genügend Wasser zu speichern, um Bewohnbarkeit und Plattentektonik zu ermöglichen, wobei die Masse die des Mars übersteigt.“

Ihre Studie veröffentlichten Wang und sein Team in den Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS).

Marsmeteoriten erlauben Blick in die Vergangenheit

Der Grund für die weitaus geringeren Mengen flüchtiger Elemente in differenzierten Planeten im Vergleich zu primitiven undifferenzierten Meteoriten sei „eine seit langem bestehende Frage“, ergänzt Katharina Lodders, Forschungsprofessorin für Erd- und Planetenwissenschaften an der Universität Washington und Mitautorin der Studie. Für ihre Arbeit verwendeten die Forscher:innen stabile Isotope des Elements Kalium (K). Mit ihrer Hilfe wollten sie die Verteilung und die Häufigkeit flüchtiger Elemente auf verschiedenen Planeten abzuschätzen.

„Marsmeteoriten sind die einzigen Proben, die uns zur Verfügung stehen, um die chemische Zusammensetzung der Marsmasse zu untersuchen“, sagte Wang. „Diese Marsmeteoriten haben ein Alter von mehreren hundert Millionen bis zu 4 Milliarden Jahren und zeichnen die Geschichte der flüchtigen Entwicklung des Mars auf. Durch die Messung der Isotope von mäßig flüchtigen Elementen wie Kalium können wir auf den Grad der Verarmung an flüchtigen Elementen auf dem Mars schließen und Vergleiche zwischen verschiedenen Körpern des Sonnensystems anstellen.“

Wasser auf dem Mars – wie viel gab es?

Es sei unbestritten, dass es früher flüssiges Wasser auf der Marsoberfläche gab. „Aber wie viel Wasser insgesamt auf dem Mars vorhanden war, ist allein durch Fernerkundung und Rover-Studien schwer zu quantifizieren“, so Wang. Es gebe viele Modelle für den Gesamtwassergehalt des Mars. In einigen von ihnen sei der frühe Mars sogar feuchter als die Erde gewesen. „Wir glauben nicht, dass das der Fall war.“

Die Ergebnisse könnten Auswirkungen auf die Suche nach Leben dem Mars und auf anderen Planeten haben, stellten die Forscher:innen fest. „Diese Studie unterstreicht, dass es einen sehr begrenzten Größenbereich für Planeten gibt, die gerade genug, aber nicht zu viel Wasser haben, um eine bewohnbare Oberflächenumgebung zu entwickeln“, erläutert Klaus Mezger vom Center for Space and Habitability an der Universität Bern.

Quelle: „Potassium isotope composition of Mars reveals a mechanism of planetary volatile retention“ (2021, PNAS); Washington University