Die Atmosphäre war nie dicht genug für Temperaturen über dem Gefrierpunkt. Das zeigen Einschlagkrater.
Würde man heute auf dem Mars ein Glas Wasser ausschütten, würde es zugleich gefrieren und sublimieren – in die Gasphase übergehen –, so kalt ist die Luft, so dünn ist sie. Irgendetwas muss vor Milliarden Jahren anders gewesen sein, davon zeugen etwa Canyons, die über tausend Kilometer lang sind und durch die 1000 Kubikmeter Wasser pro Sekunden schossen. Und was kann schon anders gewesen sein? Die Dichte der Atmosphäre bzw. die Konzentration des Treibhausgases CO2. Sie muss sehr hoch gewesen sein, denn die „schwache junge Sonne“ strahlte vor 3,6 Milliarden Jahren nur mit 75 Prozent der heutigen Kraft.
Fossile Regentropfen als Zeugen
Da hätte auch die Erde 26 Grad kälter als heute und durchgefroren sein müssen. Lange setzte man bei ihr auf hohe CO2-Gehalte, aber geologische Archive bestätigten das nicht, also kam eine zweite Hypothese: Wenn eine Atmosphäre dicht genug ist, werden auch sonst klimaneutrale Gase – Stickstoff etwa – zu Treibhausgasen. Nun musste man nur noch wissen, wie dicht die Atmosphäre der frühen Erde war. Vor zwei Jahren fand Nasa-Forscher Sanjoy Som die Antwort: Er maß – in Anlehnung an eine Idee von Charles Lyell von 1851 – fossile Regentropfen, sie waren vor 2,7Milliarden Jahren in erkaltende Magma eingeschlagen. Aus der Größe der Tropfen kann man die Dichte der Atmosphäre berechnen: Sie war kaum höher als heute, das Rätsel der Erde bleibt.
Das des Mars auch: Edwin Kite (Caltech) verfuhr ähnlich wie Som, auch er hat Einschläge vermessen, jene von Himmelskörpern. Kommt etwas angeflogen, wird es in der Atmosphäre zerrissen, und die kleinsten Einschläge zeigen, wie dicht die Atmosphäre ist: Auf dem Mond, der keine hat, gibt es Krater im Mikrometerbereich, in der dicht verhangenen Venus kommen nur Brocken durch, die 20-Kilometer-Krater schlagen. Und auf dem Mars, vor 3,6 Milliarden Jahren? Was da einschlug, kündet von einem Atmosphärendruck von 0,9 bar. Das ist zwar 150-mal mehr als heute, aber viel zu wenig, um die Temperaturen über dem Gefrierpunkt von Wasser zu halten. (Nature Geoscience, 13.4.)
Woher kam dann das, das die Canyons schnitt? Es kann nur temporär und/oder regional da gewesen sein, durch vulkanische Aktivitäten oder ganz große Einschläge, „giant impacts“: Einer, der einen 200-Kilometer-Krater hinterlassen hätte, hätte dem Mars etwa ein Jahr lang flüssiges Wasser beschert. (jl)
("Die Presse", Print-Ausgabe, 15.04.2014)