Wissenschaftler haben gerade ein Rätsel um das Leben auf dem alten Mars gelöst

Die Geschichte von März ist in ein Geheimnis gehüllt. Einer der Großen Edwin Kite s mind: warum hatte der Mars flüssiges Wasser, obwohl es nach allen Maßstäben auch in der Antike zu kalt sein sollte?



Kohlendioxid allein reicht nicht aus, sagt Kite Invers. Und das ist seit Jahren ein Problem: Was ist das zusätzliche Wärmemittel?

Dieses zusätzliche Wärmemittel ist ein Schlüssel zum Verständnis des Lebenspotenzials auf dem Mars. Es gibt keinen guten Grund zu der Annahme, dass es flüssiges Wasser hätte geben sollen. Es empfängt nur 44 Prozent des Sonnenlichts der Erde. Es ist heute kalt und unwirtlich - und hätte es nach allen Maßstäben immer sein müssen. Aber einmal hatte der Mars fließende Flüsse und Pools. Für ein Zeitfenster hatte es die richtigen Zutaten für das Leben.



Kite, Assistenzprofessor für Geophysik an der Universität von Chicago, und seine Kollegen analysierten die Geschichte des frühen Mars und verwendeten Daten des Mars Reconnaissance Orbiter, um Forensik auf dem Roten Planeten durchzuführen. Am Ende waren ihre Antworten buchstäblich in den Wolken. Uralte Wolken auf dem Mars sind in genügend Hitze gefangen, um das Wasser auf dem Boden stabil zu halten und so die richtigen Möglichkeiten für das Leben zu schaffen.

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Ihr Studie , veröffentlicht am Montag in Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften, rekonstruiert die frühe Geschichte des Mars und legt nahe, dass seine Wolken den Planeten so erwärmt haben, dass er Wasserflecken auf seiner Oberfläche hält. Und mit diesen Wasserflecken kam das Potenzial für ein altes Leben.

WAS IST NEU? Der Mars war schon immer ein rätselhafter Ort. Es gibt zahlreiche Beweise dafür, dass es einst Wasser gab, aber wo es hinging - und wie warm der Planet überhaupt war, um es zu haben - haben Forscher immer geärgert.

Obwohl die Marsatmosphäre zu 96% aus Kohlendioxid besteht und Kohlendioxid ein bekanntes klimaregulierendes Treibhausgas ist (was bedeutet, dass es Strahlung absorbiert und dann emittiert und Wärme in der Atmosphäre eines Planeten einfängt), reichte dies allein nicht aus, um zu erklären, wie es einmal war hatte Wasser.



Kite wandte sich den Wolken zu.

Wolken können einen Planeten entweder kühlen oder erwärmen. In der Erdatmosphäre neigen niedrige Wolken dazu, die Oberfläche abzukühlen, während hohe Wolken dazu neigen, sie zu erwärmen. Auf dem Mars ist der gleiche Effekt im Spiel, aber der Planet hat den größten Teil des Jahres auch Wassereiswolken.

Ein zusammengesetztes Farbbild, das am 4. Juni 1998 von der Kamera von Mars Global Surveyor aufgenommen wurde und die dicken weißen Wolken des Mars enthüllt. NASA / JPL / MSSS

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Diese Wolken befinden sich im äquatorialen Bereich zwischen etwa 6 und 19 Meilen über der Oberfläche und absorbieren tagsüber vom Boden emittiertes Infrarotlicht. Wassereiswolken in der aktuellen Atmosphäre bewirken einen geringen Erwärmungseffekt von weniger als 1 Kelvin pro Jahr.

In seiner frühen Geschichte, als die Marsatmosphäre stärker war, hätten Wassereiswolken eine erhebliche Erwärmung des Gewächshauses bewirken können.

Das Team von Kite erstellte ein globales Klimamodell des Mars und simulierte den Treibhauseffekt der Marswolken, der den Planeten auf Temperaturen hätte erwärmen können, die flüssiges Oberflächenwasser unterstützen könnten.

Durch ihr Modell stellte das Team fest, dass der Treibhauseffekt zu ausreichend warmen Temperaturen für Bereiche mit Oberflächengewässern auf dem Mars geführt hätte, die weiter voneinander entfernt sind als ganze Ozeane.

Unsere Modelle erzeugten ein warmes, trockenes Klima, aber nur, wenn die räumliche Verteilung des Oberflächenwassers recht uneinheitlich ist, sagt Kite.

HIER IST DER HINTERGRUND - Immer mehr Beweise deuten darauf hin, dass der Mars einst ein nass, warm und möglicherweise bewohnbar Planet. Der atmosphärische Verlust verursachte einen raschen Klimawandel und einen Wasserverlust, der den Planeten kalt und mit einer dünnen Atmosphäre nur 1 Prozent des Erddrucks zurückließ

Tanya Harrison , ein Planetenwissenschaftler und Direktor der Wissenschaftsstrategie für Planet Labs Wer nicht an der Studie beteiligt war, sagt, dass Wissenschaftler nach Daten suchen, um ein vollständigeres Bild des Mars zu rekonstruieren.

Es hängt wirklich alles mit der Beantwortung dieser Frage zusammen, ob der Mars jemals Leben hatte oder nicht. Wir möchten also wirklich verstehen, wie bewohnbar der Mars war, wenn wir glauben, dass er wärmer und feuchter ist und das Leben besser unterstützt, zumindest so wie wir es kennen , Erzählt Harrison Invers.

Die ersten detaillierten Bilder des Mars, die in den 1960er Jahren von Raumfahrzeugen aufgenommen wurden, zeigten eine trockene Wüste ohne Anzeichen von Wasser. Als die Beobachtungen auf dem Roten Planeten in den folgenden Jahrzehnten fortgesetzt wurden, wurden Hinweise auf vergangene Flüsse und Seen enthüllt.

Das bedeutet, dass der Mars im Vergleich zu heute zumindest warm genug sein musste, damit flüssiges Wasser über die Oberfläche fließen kann, sagt Harrison. Das bedeutet nicht unbedingt, dass es eine tropische Oase oder ähnliches war.

WARUM ES GEHT - Überall auf der Erde hat es eine Form des Lebens geschafft, zu überleben. Angesichts der Tatsache, dass der Mars in der Vergangenheit große Oberflächengewässer hatte, hatte er vor Milliarden von Jahren viele der richtigen Lebensbedingungen.

Um jedoch zu hinterfragen, ob der Mars jemals Leben hatte oder nicht, müssen Wissenschaftler die Geschichte und Bewohnbarkeit des Planeten in der Vergangenheit verstehen.

Neben der Beantwortung der Frage der Bewohnbarkeit ist der Mars auch der erdähnlichste Planet außerhalb des Sonnensystems. Wenn wir uns die Geschichte des Mars noch einmal ansehen, können wir einen Blick in die Geschichte unseres eigenen Planeten werfen.

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Wir glauben, dass Mars und Erde in Bezug auf Temperatur und Entwicklung der Planeten schon früh sehr ähnlich waren, sagt Harrison.

Was kommt als nächstes? Die Mission Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) der NASA traf 2014 auf dem Mars ein und hatte die Aufgabe, den Verlust der Atmosphäre zu rekonstruieren, der dem Mars den größten Teil seines Oberflächenwassers entzogen hat. Um jedoch ein ganzheitlicheres Bild zu erhalten, hat sich die NASA Rover-Daten wie Curiosity oder Opportunity zugewandt.

Aber in den letzten Monaten hat die Agentur ein neues Tool in ihrem Arsenal. Am 18. Februar landete der Perseverance-Rover der NASA auf dem Mars, um seine Mission zu beginnen, nach Hinweisen auf das antike Leben zu suchen und die Instrumente an Bord des Curiosity-Rovers zu verbessern.

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Ausdauer wird den Jezero-Krater erkunden, einen ausgetrockneten, alten See, in dem vor Milliarden von Jahren möglicherweise mikrobielles Leben lebte.

Die Erkundung des Jezero-Kraters wird Wissenschaftlern mehr Hinweise geben, da in dieser Umgebung vor Milliarden von Jahren Wasser untergebracht war.

Wir kümmern uns aus mindestens zwei Gründen um das Flussdelta, sagt Kite. Das erste ist, dass sie dazu neigen, organische Stoffe zu konzentrieren, die ein guter Ort sind, um nach Biomarkern zu suchen und nach Proben zu bohren, bei denen die Wahrscheinlichkeit höher ist, dass sie auf vergangene Leben hinweisen. Und der zweite Grund ist, dass sie uns nur sagen, dass das Klima in der Vergangenheit viel wärmer und feuchter war.

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Das ist also das Grundproblem: Wie erklären Sie, dass das Klima wärmer und feuchter ist?

Diese Antwort könnte bald kommen.

Abstrakt: Obwohl der Mars nur 30% der heutigen Sonneneinstrahlung der Erde erhielt, hatte er aufgrund eines unbekannten Erwärmungsmechanismus zu Beginn der Geschichte des Planeten Wasserseen und Flüsse. Eine mögliche Erklärung für das> 102 Jahre lange, das See bildende Klima ist die Erwärmung durch Wassereiswolken. Diese vorgeschlagene Erklärung des Wolkengewächshauses hat sich jedoch als schwierig zu replizieren erwiesen und es wurde argumentiert, dass unrealistisch optisch dicke Wolken in großen Höhen erforderlich sind. Hier verwenden wir ein globales Klimamodell (GCM), um zu zeigen, dass ein Wolkengewächshaus einen marsähnlichen Planeten auf die globale durchschnittliche Jahrestemperatur (T) von 265 K erwärmen kann, die warm genug für Seen mit niedrigem Breitengrad ist, und bleiben kann über Jahrhunderte oder länger warm, aber nur, wenn der Planet räumlich uneinheitliche Oberflächenwasserquellen hat. Warmes, stabiles Klima beinhaltet Oberflächeneis (und niedrige Wolken) nur an Orten, die viel kälter als die durchschnittliche Oberflächentemperatur sind. An Orten, die horizontal von diesen Oberflächenkühlfallen entfernt sind, werden Wolken nur in großen Höhen gefunden, was die Erwärmung maximiert. Strahlend signifikante Wolken bleiben bestehen, da Eispartikel beim Fallen sublimieren und die Subwolkenschicht befeuchten, so dass bescheidene Aufwinde relativ große Wolkenmengen aufnehmen können. Das resultierende Klima ist trocken (flächengemittelte relative Luftfeuchtigkeit der Oberfläche ∼25%). In einem warmen, trockenen Klima könnten Seen durch Grundwasseraufschwung oder durch Schmelzen von Eis nach einem Übergang von kalt zu warm gespeist werden. Unsere Ergebnisse stimmen mit dem warmen und trockenen Klima überein, das durch die Interpretation geologischer Daten begünstigt wird, und stützen die Hypothese des Wolkengewächshauses.