Marskrater voll mit Opal: Belegen Edelsteine die einstige Anwesenheit von Wasser?

Im Jahr 2012 schickte die NASA den Rover Curiosity auf den Mars, um der altbekannten Frage nach einstigem Wasser und Leben auf dem Mars nachzugehen. Einer der Erkundungsorte war der Gale-Krater – ein großes Einschlagbecken mit einem massiven, geschichteten Berg in der Mitte. Während Curiosity die Marsoberfläche durchquerte und regelmäßig Aufnahme zurück zur Erde sandte, entdeckten die Forscher ein auffallend helles Gestein. Dieses umgab Bruchstellen in bestimmten Teilen der Marslandschaft und konnte teilweise bis zum Horizont verfolgt werden.

Bereits in früheren Arbeiten vermuteten Forscher, dass diese hellen Strukturen Rückstände eines oder des letzten reichen Wasservorkommens im Gale-Krater anzeigen. Damit hätte dieser einen bewohnbaren Ort für Leben bieten können, wie wir es von der Erde kennen. Forscher der Arizona State University konnten diese Theorie nun bestätigen. So fanden sie in den ausgedehnten, teils unterirdischen Bruchstellen wertvolle Opale. Diese benötigen für ihre Bildung Kieselsäure und Wasser.

„Curiosity“ auf Spurensuche. Der Rover landete 2012 auf dem Mars. Foto: Curiosity/NASA/JPL-Caltech /dpa

Weit verbreitet und voller Opale

Im Rahmen der Studie untersuchten Forscher um den Physiker Travis Gabriel unzählige Archivdaten, die der Mars-Rover im Laufe seiner Expedition mit den unterschiedlichsten Instrumenten gesammelt hat. Die Instrumente hätten stets deutliche Anomalien in der Nähe der hellen Gesteine gezeigt, hieß es in der Mitte Dezember 2022 im Fachblatt „Journal of Geophysical Research: Planets“ erschienenen Studie.

Da der Curiosity-Roboter durch Zufall direkt über eine dieser Bruchstellen gefahren war, konnte er noch detailliertere Informationen dieser Bereiche aufzeichnen. Dabei entdeckten Gabriel und seine Kollegen, dass diese hellen Gesteinsstrukturen im Gale-Krater anderen, weiter entfernteren Gesteinseinheiten auf dem Mars ähnelten. Diese sahen nicht nur genauso aus, sondern bestanden ebenfalls aus einer Kombination aus Kieselsäure und Wasser.

„Unsere neue Analyse zeigte eine verblüffende Ähnlichkeit zu allen anderen Bruchstellen, die viel später im Verlauf der Mission beobachtet wurden“, so Gabriel. „Es war unglaublich zu sehen, dass diese Rissnetze so weit verbreitet und wahrscheinlich voll mit Opalen sind.“

Dieser Edelstein ist für die Geschichte des Gale-Kraters von großer Bedeutung, da Opal eine große Menge an Wasser enthält. Dieses erzeugte schließlich ein starkes Signal im DAN-Spektrometer, einem speziellen Messinstrument des Mars-Rovers. Anschließend untersuchten die Wissenschaftler zudem ältere und neuere Bohrkerne vom Mars und konnten so die opalreiche Zusammensetzung erneut bestätigen.

Helle Bruchstellen, gefüllt mit Opalen, erstrecken sich über den gesamten Gale-Krater und reichen bis tief unter die Marsoberfläche. Aus Einzelbildern zusammengesetzt. Foto: Malin Space Science Systems/NASA/JPL-Caltech

Rückzugsort für Leben

Die Entdeckung von Opal ist bemerkenswert, da seine Bildung Wasser erfordert. Ist zu viel Kieselsäure im Wasser vorhanden oder ändern sich Bedingungen, kann diese nicht mehr gelöst werden und beginnt, sich am Boden abzusetzen (ähnlich wie Salz oder Zucker) und bildet schließlich die schillernden Steine.

Aus Sicht der Forscher könnten die wasserreichen Umgebungen im Untergrund des Mars ein sicherer Zufluchtsort für Leben gewesen sein. Im Vergleich zur Erde wirken die Lebensbedingungen auf der Marsoberfläche eher rau. So könnten die Temperaturen im Gale-Krater während einer Winternacht auf unter minus 100 Grad Celsius gesunken sein, während die wärmsten Nachmittage etwa plus 30 Grad Celsius betrugen. Außerdem könnte der Gale-Krater einer viel stärkeren Strahlung ausgesetzt gewesen sein.

„Angesichts der weitverzweigten Bruchnetze ist es vernünftig zu erwarten, dass diese potenziell bewohnbaren Bedingungen unter der Oberfläche im ganzen Gale-Krater herrschten. Vielleicht trifft dies auch auf andere Regionen des Mars zu“, so Gabriel. Laut dem Physiker könnte sich diese wasserreichen Umgebungen lange nach dem Austrocknen des Kratersees gebildet haben.

Opale als Wasserressource

Die Pole des Mars sollen neben anderen flüchtigen Stoffen wie Kohlendioxid auch eine große Menge an Wassereis beherbergen. Im Vergleich dazu sei der Mars-Äquator heute eher arm an oberflächennahem Wassereis. Laut der aktuellen Studie könnten die wasserreichen Opale viele Landschaften oder Regionen des Mars bedecken, in denen Forscher sonst kein Wasser erwarten.

Überraschenderweise speichere der Opal im Gale-Krater trotz der heute trockenen Bedingungen noch immer Wasser. Zusammen mit den vermehrten Hinweisen, dass Opal auch an anderen Orten auf dem Mars vorhanden sein könnte, stellt diese Entdeckung laut den Forschern eine großartige Möglichkeit für künftige Erkundungen dar.

Außerdem deute die gute Erhaltung der Opale darauf hin, dass sie nach ihrer Entstehung nicht mehr viel mit Wasser in Berührung gekommen sind, so die Forscher. Mit diesem Wissen sei es vielleicht möglich, mehr über die genauen Umstände, die Orte und die Zeit zu erfahren, als flüssiges Wasser auf dem Mars existiert hat.

Auch die noch vorhandene Wassermenge in den Edelsteinen können Gabriel und sein Team derzeit nicht messen. Sie schätzen jedoch, dass eine ein Meter große Opal-Struktur nahe der Oberfläche noch rund 4 bis 5,5 Liter Wasser enthalten könnte.