Der Sauerstoff in der Atmosphäre über dem Gale Crater des Mars hat etwas Seltsames: Seine Werte schwanken dramatisch, wenn sich die Jahreszeiten ändern. Und dieser mysteriöse Sauerstoffkreislauf kann durch keine bekannte Chemie erklärt werden, so eine neue Studie.
Der Gale Crater ist eine 154 Kilometer breite Senke, die vor 3,5 bis 3,8 Milliarden Jahren durch einen Meteoritenabsturz entstanden ist. Der Curiosity Rover der NASA erforscht den Krater seit 2012, als er laut NASA am Fuße des Mount Sharp landete, einem riesigen Berg im Herzen des Kraters.
In den letzten drei Marsjahren (über fünf Erdjahre) hat der Rover die Luft über dem Gale Crater eingeatmet und die Atmosphäre mit einem Instrument analysiert, das als Probenanalyse auf dem Mars (SAM) bezeichnet wird und Teil eines tragbaren Chemielabors ist. NASA-Beamte sagten in einer Erklärung.
SAM bestätigte, dass 95% der Marsatmosphäre aus Kohlendioxid (CO2) besteht und die anderen 5% aus einer Kombination von molekularem Stickstoff (zwei miteinander verbundene Stickstoffatome), molekularem Sauerstoff, Argon und Kohlenmonoxid bestehen. SAM fand auch heraus, dass der Luftdruck des gesamten Planeten sinkt, wenn im Marswinter CO2-Gas an den Polen gefriert. Wenn das CO2 in den wärmeren Monaten verdunstet, steigt der Luftdruck wieder an. Argon und Stickstoff steigen und fallen vorhersehbar, je nachdem, wie viel CO2 sich in der Luft befindet.
Bei der Analyse der Sauerstoffwerte im Krater durch SAM waren die Ergebnisse jedoch rätselhaft: Die Sauerstoffwerte stiegen viel höher als erwartet - bis zu 30% der Grundwerte im Frühjahr und Sommer - und fielen dann auf Werte ab, die niedriger waren als im Winter.
"Wir haben Mühe, dies zu erklären", sagte die Hauptautorin Melissa Trainer, eine Planetenwissenschaftlerin am Goddard Space Flight Center der NASA in Maryland, in der Erklärung. "Die Tatsache, dass das Sauerstoffverhalten nicht zu jeder Jahreszeit perfekt wiederholbar ist, lässt uns denken, dass es kein Problem ist, das mit der atmosphärischen Dynamik zu tun hat" oder mit physikalischen Prozessen, die in der Atmosphäre ablaufen, wie z. B. dem Aufbrechen von Molekülen. Alle möglichen Erklärungen, die sie einbrachten, blieben aus.
Vielmehr "muss es eine chemische Quelle und Senke sein, die wir noch nicht erklären können", fügte sie hinzu.
Dieses Rätsel erinnert an ein ähnliches Rätsel um die Methanwerte im Krater: SAM stellte zuvor fest, dass die normalerweise nicht wahrnehmbaren Methanwerte im Sommer manchmal um etwa 60% ansteigen und zu anderen zufälligen Zeiten aus unbekannten Gründen sinken.
"Wir beginnen, diese verlockende Korrelation zwischen Methan und Sauerstoff für einen Großteil des Marsjahres zu sehen", sagte Sushil Atreya, Professor für Klima- und Weltraumwissenschaften und -technik an der Universität von Michigan in Ann Arbor, in der Erklärung. "Ich denke, da ist etwas dran." Aber noch weiß niemand, was dieses "Etwas" ist, fügte er hinzu.
Sowohl Sauerstoff als auch Methan können biologisch (wie von Mikroben) und geologisch (wie von Wasser und Gesteinen) produziert werden, und Wissenschaftler wissen nicht, bei welchem Prozess die Elemente im Überschuss produziert werden könnten. Zur Enttäuschung außerirdischer Jäger ist es jedoch wahrscheinlicher, dass der überschüssige Sauerstoff und Methan laut Aussage das Ergebnis eines geologischen Prozesses sind. Derzeit ist der Marsboden die wahrscheinlichste Quelle für überschüssigen Sauerstoff, berichtete das Team. Aber selbst wenn dies der Fall ist, haben sie keine Ahnung, was im Boden so viel Sauerstoff an die Atmosphäre abgibt.
Die Ergebnisse wurden am 12. November im Journal of Geophysical Research: Planets veröffentlicht.
