Von der NASA-Sonde Perseverance in der Region Margin Unit am inneren Rand des Jezero-Kraters gesammelte Daten zeigen, dass Marsgestein mindestens drei getrennte Male mit Wasser reagierte. Das wichtigste Ergebnis ist, dass die Region, von der man angenommen hatte, sie enthalte Sedimentgestein, das sich am Ufer eines alten Sees gebildet hatte, stattdessen aus magmatischem Gestein besteht, das eine komplexe chemische Aufzeichnung der Wassergeschichte des Planeten bewahrt.
Die Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift Communications Earth & Environment veröffentlicht. Das Team stützte sich auf das am Mast der Sonde befestigte Instrument SuperCam, das Mineralien anhand des reflektierten Lichts analysiert und Laser verwendet, um Gestein aus einer Entfernung von bis zu 21 Fuß, also 6,5 Metern, zu untersuchen. Perseverance analysierte auf diese Weise mehr als 185 Gesteinsziele in der Region.
Von magmatischem Gestein zu einer mehrphasigen Wasseraufzeichnung
Das Vorhandensein von Karbonatmineralen, das von Orbitalsonden festgestellt worden war, hatte die Annahme gestützt, dass die Region durch das Zusammenspiel des alten Jezero-Sees mit Sedimenten entstanden sei. Die Untersuchung vor Ort zeigte jedoch magmatisches Gestein. Ein Teil davon bildete sich in den Tiefen des Marsinneren aus Magma und trat später an die Oberfläche, nachdem die darüberliegenden Schichten erodiert waren.
Über eine Höhe von ungefähr 870 Fuß beziehungsweise 265 Metern stellte die Sonde deutliche Unterschiede zwischen den Teilen der Einheit fest. In den höher gelegenen Bereichen traten grobkörnige, olivinreiche Gesteine auf, die kaum Spuren einer früheren Reaktion mit Wasser aufwiesen. In den tiefer gelegenen Abschnitten nahe dem Grund des alten Sees waren dagegen die Olivinkörner zerfallen, und zwischen ihnen traten Siliziumdioxidminerale auf.
Drei Wasserreaktionen und was die Mineralien enthüllen
Die Abfolge der chemischen Veränderungen deutet darauf hin, dass Wasser in drei Phasen in das Gestein eindrang:
- In der ersten Phase reagierte kohlendioxidreiches Grundwasser mit Olivin und bildete Karbonate, die die Risse im Gestein ausfüllten.
- In der zweiten Phase stand die Reaktion möglicherweise mit dem See in Verbindung, der sich im Krater befand. Dabei traten in den Gesteinen, die unterhalb der Wasserlinie lagen, größere Mengen an Siliziumdioxid auf.
- In der dritten Phase bildeten sich im östlichen Teil der Einheit mineralische Adern mit einer Dicke von etwa 10 Zoll beziehungsweise 25 Zentimetern, die Calciumsulfat und Fluorit enthielten.
Der Fund von Fluorit ist besonders bedeutsam, weil es sich gewöhnlich bildet, wenn heißes Wasser durch vulkanisches Gestein zirkuliert. Dies liefert einen Beleg dafür, dass die Region später einem heißen Grundwasserereignis ausgesetzt war, das sich von der Reaktion mit dem See oder kaltem Grundwasser unterschied.
Warum ist diese Entdeckung wichtig?
Karbonate und Siliziumdioxid sind wichtige Indikatoren bei der Untersuchung der Lebensfreundlichkeit des frühen Mars. Auf der Erde kann die Reaktion von Wasser mit Olivin Wasserstoff freisetzen, der für einige mikrobielle Organismen eine Energiequelle darstellen könnte. Außerdem hinterlässt der Prozess Mineralien, die Spuren früherer Umweltbedingungen bewahren können. Die Studie weist jedoch nicht die Existenz von Leben nach; sie bestimmt mehrere wässrige Umgebungen, die für die Erhaltung von Lebensindikatoren oder für deren Unterstützung geeignet gewesen sein könnten.
Die Ergebnisse zeigen, dass Orbitaldaten allein nicht ausreichten, um den Ursprung der Karbonate in der Margin Unit zu bestimmen. Das Team kann zwar die Phasen der Wasserreaktion zeitlich ordnen, ihr Alter jedoch bislang nicht bestimmen. Daher liefert die Region eine wichtige Aufzeichnung der Veränderungen des Klimas und der lebensfreundlichen Bedingungen, ohne den Zeitpunkt dieser Ereignisse oder die Art des früheren Lebens auf dem Mars zu klären.
Diese Ergebnisse dienen dem grundlegenden Ziel von Perseverance in der Astrobiologie: Die Sonde beschreibt die frühere Geologie und das frühere Klima des Mars und sammelt Proben von Gestein und Marsboden, um sie einzulagern.