Wasser ist für uns lebensnotwendig. Und es ist essenziell, um allgemein die Evolution von Leben, wie wir es uns vorstellen, zu ermöglichen. Diese Grundlage bestimmt auch die Suche von Fachleuten in der Astrophysik nach anderen Planeten, auf denen womöglich Lebensformen entstanden sein könnten.

Wenn solche Nachforschungen die nächste Umgebung zur Erde berücksichtigen, geht es häufig um den Planeten Mars. Er hat zwar kein flüssiges Wasser auf der Oberfläche, es gibt jedoch – auch dank der bisherigen Marsmissionen – starke Hinweise darauf, dass dies in seiner Frühgeschichte der Fall gewesen ist und sich noch heute Salzwasserseen unter einer kilometerdicken Eisschicht befinden könnten.

Warum der Mars heute keine offenen Gewässer besitzt und daher grundlegend anders aussieht als die Erde, dafür gibt es verschiedene Erklärungsversuche. Ein internationales Forschungsteam schreibt nun in der Fachzeitschrift "PNAS", der Mars könnte zu klein sein, um große Mengen an Wasser zu speichern.

Evolutionsgeschichte des Mars

"Wahrscheinlich gibt es einen Schwellenwert für die Größe von Gesteinsplaneten, über dem sie genug Wasser behalten, um Bewohnbarkeit und Plattentektonik zu ermöglichen – wobei diese Masse die des Mars übersteigt", sagt Kun Wang von der US-amerikanischen Washington University in St. Louis, der die Studie betreute.

Im Rahmen der Arbeit analysierten er und sein Team Isotope – also quasi unterschiedliche Vorkommensarten – des Elements Kalium, wie sie in den Proben von 20 bestätigten, repräsentativen Marsmeteoriten zu finden sind. "Diese Marsmeteoriten sind unterschiedlich alt – von einigen hundert Millionen Jahren bis hin zu vier Milliarden Jahren, und sie zeichneten die Evolutionsgeschichte des Mars auf", sagt Wang.

Verlust flüchtiger Verbindungen

Kalium nutzte das Team als eine Art Indikator für flüchtigere Elemente und Verbindungen, auch für Wasser: "Durch die Messung der Isotope von mäßig flüchtigen Elementen wie Kalium können wir auf den Grad des Schwunds flüchtiger Elemente von massereichen Planeten schließen und Vergleiche zwischen verschiedenen Körpern des Sonnensystems anstellen."

Die Forschenden stellten fest, dass der Mars während seiner Entstehung offenbar mehr Kalium und flüchtige Elemente verlor als die Erde, die sie aufgrund ihrer Masse besser bei sich halten konnte. Der Mars ist allerdings größer als etwa der Mond und der Asteroid Vesta – also behielt er auch mehr flüchtige Stoffe als diese. Das leitet das Forschungsteam aus der eindeutigen Korrelation zwischen der Planetengröße und der Zusammensetzung der Kaliumisotopen ab.

Exoplanetenforschung

Wie viel Wasser der Mars einst beherbergte, lässt sich anhand der bisherigen Daten schwerlich sagen. Manche Modelle lassen sogar die Vermutung zu, dass der frühe Mars nasser war als die Erde – "wir glauben aber nicht, dass das der Fall war", sagt Wang. Womöglich sind die Bohrungen, die derzeit erfolgreich am Mars durchgeführt werden und an die Erde gesandt werden sollen, diesbezüglich aufschlussreich.

Die Studie hat aber auch Bedeutung in Sachen Exoplanetenforschung: Wang schätzt, dass die Größe von Planeten eine wichtigere Rolle einnehmen dürfte, wenn darüber nachgedacht wird, ob Leben an einem Exoplaneten in habitabler Zone entstanden sein könnte. "Die Größe eines Exoplaneten ist einer der Parameter, die am einfachsten zu bestimmen sind", sagt der Forscher. "Anhand von Größe und Masse wissen wir jetzt, ob ein Exoplanet ein Kandidat für Lebensformen ist, denn die Größe ist ein entscheidender Faktor für das Beibehalten flüchtiger Stoffe." Aber auch der Abstand zum jeweiligen Stern eines Sonnensystems kann beeinflussen, wie viele dieser Stoffe ein Planet behalten kann. (sic, 22.9.2021)