Mars: Perseverance und RIMFAX enthüllen älteres Wasser im Jezero-Krater

Weit entfernt, allein in einem Krater auf einem Planeten, der nur von Robotern besucht wird, untersucht der NASA-Rover Perseverance eine trockene Landschaft. Vor Milliarden von Jahren war sie Teil eines Flusssystems.

Eine neue Entdeckung zeigt jedoch, dass das Jezero-Delta auf dem Mars nicht der einzige Überrest reichlich vorhandenen Wassers ist, das einst über die Oberfläche floss. Das Instrument RIMFAX von Perseverance hat nun tiefer als je zuvor unter den Jezero-Krater geblickt und dabei ein ausgedehntes Deltasystem freigelegt, das von fließendem Wasser gespeist wurde und lange vor dem heute vom Rover erforschten Delta existierte.

Damit deutet sich an, dass Wasser wesentlich länger über die Marsoberfläche strömte, als die Oberfläche allein vermuten lässt – ein Ergebnis mit wichtigen Folgen für die frühere Bewohnbarkeit des Planeten.

„Insgesamt macht RIMFAX ein umfassenderes Flusssystem sichtbar als jenes, das aus dem Orbit beobachtet wurde, und weist auf ein längeres Zeitfenster für fluviale Ablagerungen, wässrige Veränderungen und bewohnbare Bedingungen hin, als bisher für den Jezero-Krater angenommen wurde“, sagte die Geomikrobiologin Emily Cardarelli von der University of California, Los Angeles, gegenüber ScienceAlert.

„RIMFAX hat unter dem heutigen Delta eine frühere unterirdische Deltaumgebung enthüllt und damit den Zeitraum möglicher Bewohnbarkeit von Jezero weiter in die Vergangenheit ausgedehnt.“

Wasser und Bewohnbarkeit im Jezero-Krater

Nach vielen Jahren intensiver Erforschung ist klar geworden, dass der Mars nicht immer die trockene, rostfarbene Staubkugel war, die er heute ist. Verschiedene Belege zeigen, dass einst reichlich Wasser floss – von durch Wasser geformten Landschaften bis zu Mineralien, die sich nur in Gegenwart von flüssigem Wasser bilden konnten.

Daraus ergeben sich weitere Fragen. Für die Bewohnbarkeit ist besonders entscheidend, wie lange flüssiges Wasser auf der Marsoberfläche vorhanden blieb. Ein längerer Zeitraum vergrößert das Zeitfenster für die Entstehung von Mikroben, die Wissenschafterinnen und Wissenschafter für die wahrscheinlichste Lebensform halten, die auf dem Mars existiert haben könnte.

Generell ist die Marslandschaft über Milliarden Jahre sehr gut erhalten geblieben, weil sie nicht denselben tektonischen und wetterbedingten Einflüssen wie die Erde ausgesetzt ist. Das von Perseverance untersuchte Jezero-Delta wird auf etwa 3,7 Milliarden Jahre datiert und stammt aus dem späten Noachium bis zum frühen Hesperium.

Gerade in dieser Zeit besaß der Mars nachweislich Oberflächenwasser – und fließendes Wasser an der Oberfläche schafft Bedingungen für stärkere Erosion und die Ablagerung von Sedimenten.

RIMFAX blickt tief unter die Einheit „Margin“

Die Entstehung und Entwicklung einiger Mineralablagerungen im Jezero-Krater gab der Forschung bislang Rätsel auf. Besonders gilt das für eine an Karbonaten und Olivin reiche Einheit namens „Margin“. Um ihre Bildung zu untersuchen, nutzte das Forschungsteam RIMFAX an Bord von Perseverance, um tief unter der Oberfläche nach Hinweisen zu suchen.

Während 78 Fahrstrecken zwischen September 2023 und Februar 2024 führte Perseverance wiederholt Messungen mit seinem Bodenradar durch und sammelte Daten entlang einer rund 6,1 Kilometer langen Route. Die Messungen reichten bis in Tiefen von mehr als 35 Metern.

Als die Forschenden die Daten zusammensetzten, zeichnete sich aus der Dunkelheit eine verborgene Deltalandschaft ab.

„Als wir das Radargramm von Sol 909 sahen, erkannten wir sofort, dass diese Einheit für das Radar durchlässiger war als andere Einheiten, die wir zuvor gesehen hatten. Während wir unsere Fahrt über die Einheit ‚Margin‘ fortsetzten, konnten wir immer tiefer in den Untergrund bis zu 35 Metern blicken“, sagte Cardarelli.

„Das Radargramm von Sol 1052 war besonders aufregend, weil wir in der Tiefe komplexe Strukturen zu erkennen begannen, die wir zuvor noch nicht gesehen hatten!“

Die Radardaten zeigten zahlreiche Gesteinsschichten, die sich tief in den Untergrund erstrecken. Sie sind in geneigten Mustern angeordnet, wie sie auf der Erde typisch sind, wenn sich Sedimente aus fließendem Wasser absetzen, das in ein weites Becken einströmt.

Zusätzlich identifizierte das Team lappenförmige und rinnenartige Strukturen, die mit einer Bildung durch fließendes Wasser übereinstimmen, ebenso wie Auskolkungen, Rückschichtungen und verschüttete Felsblöcke.

„Das sind typische Strukturen, die sich in Flusssystemen entwickeln, auch wenn ihre Erhaltung nicht immer gewährleistet ist, weil Flusssysteme dynamisch sind“, sagte Cardarelli.

Mächtige Ablagerungen aus mehreren Wasserphasen

Obwohl das Radar an jedem einzelnen Ort nur einige Dutzend Meter in den Untergrund reicht, können Wissenschafterinnen und Wissenschafter durch die Zusammenführung der Messungen über die gesamte Fahrstrecke von Perseverance eine deutlich mächtigere Ablagerung rekonstruieren.

Diese kombinierten Daten lassen darauf schließen, dass die Einheit „Margin“ bis zu 90 Meter mächtig sein könnte. Sie wäre demnach durch mehrere Ablagerungsphasen entstanden, zwischen denen es Hinweise auf Erosion gibt. Aus dem geologischen Kontext des Jezero-Kraters schätzte das Team, dass die Region bereits im Noachium vor etwa 4,2 bis 3,7 Milliarden Jahren ein funktionierendes Deltasystem aufwies.

„Wir schätzen, dass die Einheit ‚Margin‘ eine tatsächliche Mächtigkeit beziehungsweise vertikale Ausdehnung von mindestens 85 bis 90 Metern besitzt“, sagte Cardarelli.

„Die von uns dokumentierten Strukturen reichen von weniger als einem Meter bis zu mehreren hundert Metern Länge.“

In ihrer Gesamtheit legen die Belege nahe, dass Wasser auf dem Mars nicht nur während einer kurzen Phase vorhanden war, sondern die Oberfläche in mehreren Zeitabschnitten überströmte und formte. Diese längere Wassergeschichte erweitert das Zeitfenster, in dem Leben entstanden sein könnte.

„Diese Arbeit könnte auch Auswirkungen auf die Erhaltung möglicher Biosignaturen und auf die Bewohnbarkeit im Untergrund des Jezero-Kraters haben“, schreiben die Forschenden.

„Feinstrukturen im Inneren könnten Mineralzusammensetzungen und geochemische Bedingungen früherer wasserbezogener Ereignisse bewahren und einst bewohnbare Bedingungen geboten haben.“

Die Studie wurde in Science Advances veröffentlicht.