Rover gibt Aufschluss darüber, wie lange warmes Wasser unter der Marsoberfläche überdauert haben könnte

Wenn wir an den Mars denken, stellen wir uns meist eine trockene, kalte und oxidierte Welt vor. Seine Gesteine erzählen jedoch eine weitaus komplexere Geschichte. Curiosity hat herausgefunden, dass Hämatitkristalle Aufschluss darüber geben könnten, wie lange Wasser unter der Oberfläche vorhanden war.

Die Entdeckung stammt nicht von einem Bild aus dem Orbit oder einer Computersimulation, sondern von echten Proben, die im Gale-Krater entnommen, im Rover selbst zermahlen und analysiert wurden. Dadurch können Wissenschaftler mikroskopische Details untersuchen, die aus dem Orbit nicht mit derselben Präzision erkannt werden können.

Hämatit, ein Eisenoxid, das für viele der rötlichen Farbtöne des Mars verantwortlich ist, galt bereits als Hinweis auf frühere Wasseraktivität. Nun erweist sich die Größe seiner Kristalle als noch präziserer Anhaltspunkt für frühere Temperaturen, die Dauer des Vorhandenseins von Wasser und die Veränderungen der Umweltbedingungen im Laufe der Zeit.

Die Studie legt nahe, dass der Mars seine Bewohnbarkeit nicht auf einfache oder einheitliche Weise verloren hat. Während die Oberfläche zunehmend trockener wurde, könnten einige tiefere Schichten über Millionen von Jahren hinweg warmes Grundwasser gespeichert haben.

Hämatit als Indikator für das frühere Klima des Mars

Mithilfe des CheMin-Instruments und der Röntgenbeugung analysierte das Forschungsteam 20 Proben, die Curiosity in verschiedenen Tiefen im Gale-Krater entnommen hatte, und stellte fest, dass die tiefer liegenden Schichten ältere geologische Epochen widerspiegelten. Mit dieser Technik lassen sich Mineralien identifizieren und die Eigenschaften ihrer Kristallstrukturen messen.

In den oberen Schichten wiesen die Hämatitkristallite eine Größe von weniger als 10 Nanometern auf und wurden neben Goethit gefunden, einem weiteren Mineral, dessen Struktur sowohl Eisen als auch Wasser enthält. In tieferen Schichten fehlte Goethit jedoch, und die Hämatitkristalle erreichten Größen von bis zu 65 Nanometern.

Dieser Unterschied deutet auf Prozesse hin, die stattfanden, nachdem die Sedimente unter warmem Grundwasser mit einem neutralen oder leicht alkalischen pH-Wert begraben worden waren. Unter diesen Bedingungen wandelt sich Goethit in Hämatit um, während sich die kleineren Kristalle auflösen und nach und nach das Wachstum größerer Kristalle fördern.

Dieser als Ostwald-Reifung bezeichnete Prozess erfordert lange Zeiträume und stabile Bedingungen. Die Forscher kommen daher zu dem Schluss, dass die tiefer liegenden Grundwasserleiter unter dem Gale-Krater möglicherweise bis zu 4,7 Millionen Jahre lang warm und aktiv geblieben sind.

Was „Curiosity“ enthüllt hat und wohin die Suche führt

Dieser neue Indikator wird dabei helfen, zu bestimmen, wo bei künftigen Missionen gesucht werden soll. Wenn in vergrabenen Regionen warmes Wasser länger zurückgehalten wurde, könnten Gesteine, die mit alten Grundwasserleitern in Verbindung stehen, chemische Spuren weitaus besser bewahren als Schichten, die der Strahlung an der Oberfläche ausgesetzt sind.

Der Rover „Curiosity“ erreichte den Gale-Krater im Jahr 2012 mit einer zentralen Frage: Gab es auf dem Mars einst Lebensräume, die mikrobielles Leben ermöglichen konnten? Seitdem hat er die Existenz urzeitlicher Seen, durch Wasser geformter Sedimente, Tonmineralien, Salze, organischer Verbindungen und Schwankungen im Methangehalt bestätigt.

Im Jahr 2025 machte der Rover eine weitere wichtige Entdeckung, als er Dekan, Undekan und Dodekan nachwies – die bislang größten organischen Moleküle, die auf dem Mars identifiziert wurden. Im Jahr 2026 enthüllte eine Probe namens „Mary Anning 3“ die vielfältigste Sammlung marsianischer organischer Moleküle, die jemals in uraltem Gestein erhalten gefunden wurde.

Diese Erkenntnisse beweisen zwar nicht, dass es einst Leben auf dem Mars gab, doch sie tragen dazu bei, die Fragestellung klarer zu definieren, indem sie zeigen, dass es auf dem Planeten über lange Zeiträume hinweg Wasser, organische Chemie und sich verändernde Umweltbedingungen gab. Die Herausforderung besteht nun darin, innerhalb einer Planetengeschichte, die weitaus komplexer und älter ist als bisher angenommen, zwischen geologischen und atmosphärischen Prozessen sowie möglichen präbiotischen Entwicklungswegen zu unterscheiden.

Ein Planet, der sich Schicht für Schicht veränderte

Die Bedeutung von Hämatit liegt in seiner Fähigkeit, anhand einer mineralischen Signatur einen zeitlichen Überblick über die Entwicklungsgeschichte des Mars zu liefern. Die Frage lautet nicht mehr nur, ob es auf dem Mars einst Wasser gab, sondern wie lange es bestand, bei welchen Temperaturen und in welchen Regionen es unter der Oberfläche stabil blieb.

Der Gale-Krater ist zweifellos ein bemerkenswertes geologisches Archiv, in dem jede Schicht einen Teil eines globalen Wandels bewahrt. Die unteren Schichten deuten auf einen Untergrund hin, der warmes Wasser enthielt, während die oberen Schichten kältere Bedingungen, eine geringere Wasserverfügbarkeit und die allmähliche Entwicklung des Urklimas des Planeten widerspiegeln.

Für die Astrobiologie ist diese Unterscheidung von entscheidender Bedeutung, da Oberflächenumgebungen relativ schnell lebensfeindlich geworden sein könnten, während unterirdische Umgebungen über weitaus längere Zeiträume Schutz, chemische Stabilität und Wasser geboten haben könnten.

Gerade in diesen verborgenen Umgebungen könnten Spuren organischer Prozesse am besten erhalten geblieben sein, auch wenn dort nie tatsächlich lebende Organismen existiert haben sollten. Curiosity zeigt immer wieder, dass sich die Geschichte des Mars nicht in einer einzigen Momentaufnahme erfassen lässt. Seine Beobachtungen helfen Wissenschaftlern dabei, die Bedingungen zu rekonstruieren, die den Mars in seiner fernen Vergangenheit bewohnbar machten.