Der Mars ist nicht der tote Planet, für den man ihn oft hält: Eine intensive elektrische Aktivität formt ständig seine Landschaft.
Staubstürme und Wirbelstürme erzeugen Ladungen, die zu Entladungen führen können, die mit kleinen Blitzen vergleichbar sind. Diese elektrischen Ereignisse verändern aktiv die Chemie der Marsoberfläche und der dünnen Atmosphäre. Wenn Staubkörner kollidieren, verursacht die Reibung eine Ansammlung elektrostatischer Ladungen. Unter dem niedrigen atmosphärischen Druck auf dem Mars treten diese Entladungen leichter auf als auf der Erde. Sie können dann zahlreiche chemische Reaktionen auslösen und vorhandene Verbindungen verändern.
Künstlerische Darstellung, wie ein "Dust Devil" (Staubteufel) auf dem Mars aus der Nähe aussehen könnte.
Bildnachweis: NASA Um diese Prozesse zu untersuchen, haben Wissenschaftler die Marsbedingungen im Labor nachgestellt. Das Team von Alian Wang entwickelte dafür Simulationskammern, die an die Umwelt des Roten Planeten angepasst sind. Diese Experimente ermöglichten die Identifizierung verschiedener chemischer Produkte, die durch die Entladungen gebildet werden, wie etwa flüchtige chlorhaltige Verbindungen oder Karbonate. Die gewonnenen Beobachtungen stimmen mit den Daten der laufenden Weltraummissionen überein.
Ein bemerkenswerter Fortschritt liegt in der Analyse der Isotope, also der leichten oder schweren Versionen chemischer Elemente. Die Forscher maßen die Isotopenzusammensetzungen von Chlor, Sauerstoff und Kohlenstoff in den Produkten der Entladungen. Sie stellten dort eine deutliche Verringerung der schweren Isotope fest – ein Fingerabdruck des Einflusses der Elektrochemie. Dieser in
Earth and Planetary Science Letters veröffentlichte Fund liefert einen soliden Hinweis auf die Bedeutung dieser Phänomene.
Konzeptmodell des globalen Chlor- und Karbonatzyklus in der Marsatmosphäre, basierend auf Isotopentransfers.
Bildnachweis: Washington University in St. Louis
Die Gesamtheit dieser Arbeiten führt zu einem globalen Modell der Marschemie. Dieses zeigt, wie die Isotopensignaturen von den Produkten der Entladungen in die Atmosphäre wandern, bevor sie zur Oberfläche zurückkehren. Dieser permanente Zyklus erklärt beispielsweise die sehr niedrigen Werte eines Chlorisotops, die vom NASA-Rover Curiosity gemessen wurden. Die mit dem Staub verbundene Elektrochemie stellt sich somit als ein Hauptakteur in der geochemischen Entwicklung des Mars dar.
Die Auswirkungen dieser Forschung reichen über den Mars hinaus. Vergleichbare Mechanismen könnten auf anderen Himmelskörpern wie der Venus oder dem Mond am Werk sein, wo auch triboelektrische Prozesse denkbar sind. Das Verständnis dieser Phänomene hilft, die Vielfalt der planetaren Umgebungen in unserem Sonnensystem zu erfassen. Künftige Weltraummissionen können auf diesem Wissen aufbauen, um diese Welten mit einem verfeinerten Ansatz zu erkunden.
Quelle: Earth and Planetary Science Letters