Black Beauty: Trockener Marsmeteorit weist uralte Spuren von Wasser auf
Ein winziges Stück eines Meteoriten deutet darauf hin, dass auf dem jungen Mars bereits frühe Reaktionen von Wasser mit Gestein stattgefunden haben. Forschende konnten in dem schwarzen Gestein erstmals erfolgreich größere wasserstoffreiche Regionen kartieren – weitere Hinweise auf die wasserreiche Frühgeschichte des Roten Planeten.
Der Mars präsentiert sich heute als kalte, trockene Wüstenwelt. Doch Beobachtungen von Raumsonden und Rovern sprechen dafür, dass einst Wasser an seiner Oberfläche existiert hat. Ein Teil davon könnte später in mineralischer Form erhalten geblieben sein. Wann die wasserhaltigen Strukturen entstanden und wie sie verteilt sind, war bisher jedoch schwer zu bestimmen.
Ein internationales Forscherteam aus Dänemark, Schweden und der Schweiz hat deshalb nun Black Beauty untersucht, den rund 320 Gramm schweren Marsmeteoriten namens NWA 7034. Das Gestein wurde nach einem Einschlag auf dem Mars ins All geschleudert und gelangte schließlich in die marokkanische Sahara. Einige Bestandteile sind bis zu 4,48 Milliarden Jahre alt und gehören damit zur ältesten bekannten Marskruste.
Neutronen zeigen mehr als Röntgenstrahlen
Die Forschenden analysierten einen nur 12 x 8 x 2 Millimeter großen Abschnitt des Meteoriten. Statt die Probe zu erhitzen oder aufzuschneiden, untersuchten sie das Gestein mit Neutronen- und Röntgentomografie. Die Neutronenmessungen erfolgten an der Schweizer Spallations-Neutronenquelle SINQ des Paul Scherrer Instituts (PSI).
Röntgentomografie eignet sich besonders, um schwerere Elemente wie Eisen oder Silizium räumlich abzubilden. Wasserstoff erzeugt dagegen in dichtem Gestein nur wenig Kontrast. Die Neutronentomografie schließt diese Lücke und ermöglicht eine dreidimensionale, zerstörungsfreie Kartierung.
„Neutronen sind besonders empfindlich für Wasserstoff“, erklärt PSI-Wissenschaftler David Mannes. Erst beide Verfahren zusammen machen sichtbar, dass größere Hohlräume im scheinbar dichten Gestein nicht leer sind, sondern wasserstoffhaltiges Material enthalten.
Black Beauty ist allerdings kein einheitlicher Stein. Der Meteorit ist eine sogenannte Brekzie, ein Gemisch aus verschiedenen Krustenfragmenten unterschiedlicher geologischer Epochen. Gewaltige Einschläge auf dem Mars zertrümmerten, vermischten und schmolzen das Gestein, bevor ein späterer Impakt das Material aus der Marskruste ins All beförderte.
Hinweise auf frühes Wasser
Die wasserstoffreichen Signaturen konzentrieren sich auf klar abgegrenzte, makroskopische Bereiche, vor allem in sehr alten Gesteinsfragmenten. Diese sogenannten Hotspots machen etwa elf Prozent des gesamten Wassergehalts der untersuchten Probe aus. Das spricht dafür, dass Wasser schon früh mit der jungen Marskruste reagierte.
Als mögliche Auslöser kommen energiereiche Prozesse wie Vulkanismus und Meteoriteneinschläge infrage. Dabei kann Wasser mit Mineralen reagieren und in hydratisierter Form über geologische Zeiträume konserviert werden. „Solche Prozesse beobachten wir auch auf der Erde“, erläutert Marsgeologin Katrine Wulff Nikolajsen von der Universität Kopenhagen.
Die Studie, die in Geophysical Research Letters veröffentlicht wurde, ist zugleich ein methodischer Fortschritt. Das Verfahren könnte künftig größere Marsproben untersuchen und bei zurückgebrachten Gesteinen aus anderen Himmelskörpern eingesetzt werden.
„Wir wären bereit“, sagt Mannes. Das PSI verfüge über die nötige Infrastruktur von der Neutronentomografie bis zur hochauflösenden Röntgentomografie an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS. Damit lässt sich Wasser nicht nur nachweisen, sondern auch seine Rolle in der frühen Marsgeschichte besser verstehen.
Artikelreferenz
Estrid Buhl Naver et al. (2026). Direct detection of hydrogen reveals a new macroscopic crustal water reservoir on early Mars. Geophysical Research Letters.