Heute ist der Mars kalt und trocken, doch vor 3,8–3,6 Milliarden Jahren traten dort offenbar zeitweise warme und feuchte Epochen auf. Eine der Ursachen der Erwärmung könnten Wasserstoffausstöße gewesen sein, die bei Meteoriteneinschlägen, Vulkanausbrüchen und chemischen Reaktionen in Gesteinen in die Atmosphäre gelangten.
Die Studie von Wissenschaftlern des Tokyo Institute of Science, der Tohoku-Universität und anderer Organisationen wurde im The Planetary Science Journal veröffentlicht. Die Autoren kombinierten ein chemisches Modell der Atmosphäre mit einem globalen Klimamodell des alten Mars und überprüften eine detailliertere Version einer früheren Hypothese, die zuvor mit vereinfachten Modellen und Durchschnittswerten für den gesamten Planeten berechnet worden war.
Sie gingen von einer Atmosphäre aus, die doppelt so dicht war wie die der Erde, mit überwiegend Kohlendioxid und 6 % Wasserstoff. Die Berechnungen zeigten, dass die Menge an Formaldehyd, die auf die Oberfläche fiel, in verschiedenen Regionen um etwa das 100-Fache variierte, und der wichtigste Faktor war Wasserdampf: In feuchter Luft zerstörte ultraviolettes Licht Wassermoleküle aktiver und löste eine Kette von Reaktionen aus.
Regen transportierte das entstehende Formaldehyd an die Oberfläche und in Gewässer, wo es sich in komplexere organische Verbindungen umwandeln konnte. Schnee war an diesem Prozess kaum beteiligt, weil Schneeflocken Formaldehyd 10- bis 100-mal schlechter zurückhalten als Regentropfen.
Am meisten von der Substanz erhielt dem Modell zufolge die Nordhalbkugel, wo sich damals vermutlich ein Ozean befand, und die Maxima entfielen auf die vulkanischen Hochländer Tharsis und Elysium. Dort kühlte sich die Luft beim Aufsteigen an den Hängen ab und regnete sich aus, und der Formaldehydniederschlag erreichte etwa 50 mg pro Quadratmeter und Jahr — ungefähr zehnmal mehr als der Planetendurchschnitt.
Die Autoren schätzten auch die Landeorte der Marsrover ein: Im Gale-Krater, wo Curiosity organische Verbindungen in alten Sedimentgesteinen fand, und im Jezero-Krater, wo Perseverance Anzeichen solcher Verbindungen registrierte, lagen die Werte unter dem Durchschnitt. Gleichzeitig erhielten die Berge südlich des Gale-Kraters viel Formaldehyd, und Flüsse mit Grundwasser konnten es in den Krater transportieren; als eine der reichsten Regionen bezeichnete das Modell den Landeort des chinesischen Marsrovers «Zhurong», der keine Instrumente zur Suche nach organischen Stoffen hat.
Die Forscher betonen, dass ihre Berechnungen nur den Eintrag von Formaldehyd an die Oberfläche zeigen, nicht aber, wie viel davon bis heute erhalten geblieben sein könnte. Für die Suche nach Spuren der alten chemischen Evolution und eines möglichen Entstehens von Leben empfehlen sie, Senken in der Nähe dauerhaft feuchter Regionen auszuwählen, wo sich die Substanz ansammeln und beim Verdunsten von Wasser konzentrieren konnte.
Wenn man organische Stoffe aus Regionen mit hohem und niedrigem Formaldehydzufluss vergleicht, lässt sich feststellen, welcher Teil davon atmosphärischen Ursprungs ist. Die Schlussfolgerungen, so die Autoren, werden künftige Missionen überprüfen helfen.
Quellen
