1.3.2025 – Forscher entwickeln fortschrittliche Simulationen, die ein tieferes Verständnis der klimatischen Geschichte des Mars liefern und helfen sollen zu bestimmen, ob er einst Leben tragen konnte.

Von Jonathan O’Callaghan

Ein internationales Team von Forschern entwickelt ein Modell der Evolution des Mars, das einige seiner lang gehüteten Geheimnisse lüften könnte, einschließlich der Frage, ob er einst Leben beherbergt hat. François Forget, ein Weltraumwissenschaftler vom Pierre Simon Laplace Institute in Frankreich, ist der Mann, der nach diesen Antworten sucht. Er ist zwar kein Zeitreisender, hofft aber, das Nächstbeste zu tun.

Sein Team, das unter dem Namen „Mars durch die Zeit“ firmiert und von EU-Mitteln unterstützt wird, versucht, verschiedene Perioden der Planetengeschichte zusammenzusetzen. Ziel ist es, die Frage zu beantworten, die Wissenschaftler schon lange beschäftigt: War der Mars einst bewohnbar? „Der Mars war ein Ort, an dem Leben hätte entstehen können, also ist es sehr faszinierend“, sagte Forget, der Hauptuntersuchungsleiter von Mars durch die Zeit.

Die Arbeit seines Teams wird am französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung in Paris koordiniert. Die sechsjährige Initiative, die im November 2025 endet, zielt darauf ab, Licht auf die möglichen Zeiträume zu werfen, während derer der Mars warm und feucht, von Gletschern bedeckt und vielleicht sogar für Leben geeignet gewesen sein könnte.

Frühere Missionen zum Mars haben einen vorsichtigen Einblick in seine Geschichte gegeben, aber nicht gezeigt, wie der Planet tatsächlich war. Robotererkundungen haben offenbart, dass der Mars nicht immer der Wüstenplanet war, der er heute ist. Er hat Äras erlebt, die Flüssen und Seen sowie Eiszeiten zuträglich waren. Doch wir wissen immer noch wenig über die klimatischen Prozesse, die seine Oberfläche geformt haben. Hier kommt Forgets Team ins Spiel.

„Wir versuchen, ein neues Modell zu erfinden, um einen virtuellen Planeten zu bauen, der sich im Laufe der Zeit entwickelt“, sagte Forget. „Es ist ein super ehrgeiziges Projekt.“

Die Arbeit an der Entwicklung dieses Modells begann bereits 2019 und erwies sich als schwieriger als zunächst gedacht – teilweise wegen der großen Menge an erforderlicher Rechenleistung. Doch das Ende ist in Sicht.

„Jetzt weiß ich, dass es möglich ist“, sagte er. „Ich bin überzeugt, dass wir bald ein sehr schönes Werkzeug zur Verfügung haben werden.“

Das bedeutet, dass wir bald in der Lage sein könnten, diese virtuelle Zeitmaschine zu nutzen, um uns zu verschiedenen Perioden der Marsgeschichte zu transportieren und genau zu verstehen, was mit dem Planeten passiert ist und wann.

Eine kurze Geschichte der Zeit

Wie die Erde wurde der Mars zu Beginn unseres Sonnensystems vor 4,5 Milliarden Jahren geboren. Er ist etwa halb so groß wie unser eigener Planet und befindet sich weiter von der Sonne entfernt als wir. In dieser Entfernung erhält er weniger Sonnenstrahlung als die Erde. Jedoch legen Beweise zunehmend nahe, dass der Mars früher in seiner Existenz ein warmer und feuchter Planet war, ähnlich unserem eigenen. Geologische und mineralogische Beweise zeigen, dass der Mars einst eine dickere Atmosphäre besaß als heute. Noch faszinierender ist, dass wir auch Überreste von alten Seen und Meeren auf seiner Oberfläche sehen können.

Derzeit werden zwei davon von den NASA-Rovern Curiosity und Perseverance erkundet. Irgendwann vor 3 bis 4 Milliarden Jahren verlor der Mars aus noch nicht vollständig verstandenen Gründen seine Atmosphäre und damit die gemäßigten Bedingungen, die flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche ermöglichten. Heute ist der Planet karg und trocken, abgesehen von Wasser, das man glaubt, unter seiner Oberfläche eingefangen zu sein, und Eis, das wir gefroren an seinen Polen sehen können.

Wann genau der Planet warm und feucht war, ist immer noch eine offene Frage. „Wir verstehen den Klimaprozess nicht, der das ermöglicht hat“, sagte Forget und wies auf ein entscheidendes Thema hin. „Flüssiges Wasser bedeutet, dass es die Möglichkeit zur Entstehung von Leben zur selben Zeit gab, als das Leben auf der Erde entstand.“

Man nimmt auch an, dass der Mars Perioden umfangreicher Vergletscherung durchgemacht hat, die Täler in seine Oberfläche schnitten, als die Atmosphäre zeitweise verschwand. Forgets Modell hofft, Einblicke zu geben, wann diese Perioden auftraten. Es wird dies mit einer Präzision tun können, wie es bisherige Mars-Klimamodelle nicht konnten. Die aktuellen Modelle bieten nur eine Momentaufnahme des Klimas zu einem bestimmten Zeitpunkt. „Wir versuchen, ein neues Modell zu haben, das die Evolution des Mars über Tausende oder Millionen von Jahren simulieren kann“, sagte Forget. „Wenn wir das tun, können wir die Evolution von Gletschern und Seen simulieren.“

Atmosphärische Veränderungen

Um das Modell zu entwickeln, nehmen Forget und sein Team bekannte Informationen über den Mars und verwenden leistungsstarke Computer, um die Bedingungen auf seiner Oberfläche zu simulieren, die dies hätte führen können. Zum Beispiel war eine bekannte große Veränderung auf dem Mars seine Schieflage, der Neigungswinkel des Planeten, wenn er die Sonne umkreist. Derzeit beträgt er etwa 25 Grad, ähnlich wie auf der Erde, aber er hat sich im Laufe seiner Geschichte von fast null Grad auf mehr als 60 Grad verändert, sagte Forget. Dies hat große Schwankungen in der Menge an Wärme auf der Oberfläche des Mars verursacht. Die Dicke und Zusammensetzung der Marsatmosphäre im Laufe der Zeit ist auch eine offene Frage. Heute besteht die Atmosphäre des Planeten zu etwa 1 % des Volumens der Erde, mit 95 % davon aus CO2.

„Früher dachten wir, dass, wenn man genug CO2 hinzufügt, man ein warmes Klima haben wird“, sagte Forget. „Aber das reicht nicht aus. Es gibt etwas anderes, das ein warmes Klima ermöglicht hat.“

Die derzeitige Annahme ist, dass alter Vulkanismus auf dem Mars eine erhebliche Menge an Wasserstoff in die Atmosphäre ausgestoßen hat, der zusammen mit CO2 einen ausreichenden Treibhauseffekt erzeugen könnte. „Aber das ist sehr spekulativ. Da gibt es ein Rätsel“, weist Forget hin. Große Einschläge, wie Kollisionen mit Asteroiden oder Kometen, könnten auch das Klima des Mars beeinflusst haben. „Mit unseren Werkzeugen können wir das modellieren“, sagte Forget. Spuren dieser Einschläge sind heute als Krater auf der Oberfläche des Planeten sichtbar.

Gesichter des Mars

Während der Mars heute karg ist, hat er in der Vergangenheit viele Gesichter gezeigt. „Durch geologische Aufzeichnungen, die wir mit Modellen interpretieren können, erkunden wir ’50 verschiedene Planeten‘ – einen eisigen Planeten, der mit Gletschern bedeckt ist, einen Planeten mit einer Atmosphäre, die komplett an den Polen gefroren ist, und einen Planeten ohne Atmosphäre“, sagte Forget.

Das macht diese Forschung nicht nur für den Mars, sondern auch für Planeten, die andere Sterne umkreisen, relevant, mit der zugrunde liegenden Idee, nach bewohnbaren Umgebungen jenseits unseres Sonnensystems zu suchen. „Die Grenze der Bewohnbarkeit ist ein großes Thema“, sagte er. „Wir können erforschen, was es braucht, damit ein Planet wie die Erde flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche hat. Wir möchten definieren, wo Wasser stabilisiert wird.“ Das Verständnis des Mars wird uns die Möglichkeit geben, solches Wissen zu gewinnen.

Die Forschung in diesem Artikel wurde vom Europäischen Forschungsrat (ERC) finanziert. Die Ansichten der Interviewten spiegeln nicht notwendigerweise die Ansichten der Europäischen Kommission wider. Weitere Informationen