Forschung

Mars: Das Methan-Rätsel

11.04.2019 - Europäischer Orbiter und amerikanisches Robotfahrzeug liefern widersprüchliche Ergebnisse.

Keinerlei Spuren von Methan in der Atmosphäre des Planeten Mars – das ist das überraschende Ergebnis von Messungen des europäischen ExoMars Trace Gas Orbiters, der seit Oktober 2016 den roten Planeten umkreist. Überraschend vor allem deshalb, weil das US-amerikanische Robotfahrzeug Curiosity im Krater Gale 2013 einen signifikanten Methan-Ausbruch registriert hatte. Dieses Methan hätte sich inzwischen global in der Mars-Atmosphäre verteilen und damit nachweisbar sein müssen, so die Wissenschaftler des ExoMars-Teams. Es müsse daher einen bislang unbekannten Prozess auf dem roten Planeten geben, der das Methan wieder abbaue.    
 

Methan ist für die Planetenforscher von besonderem Interesse, weil das Gas sowohl durch geologische als auch durch biologische Prozesse entstehen kann. Auf der Erde stammen 95 Prozent des atmosphärischen Methans von biologischen Vorgängen. Sowohl Beobachtungen mit irdischen Teleskopen als auch Messungen der europäischen Sonde Mars Express hatten in den Jahren 2003 und 2004 erste Hinweise auf Methan in der Mars-Atmosphäre geliefert. Auch wenn die gemessene Menge an Methan gering war – lediglich etwa 10 ppb – sorgten diese Beobachtungen für Aufregung. Denn Methan wird in der dünnen Lufthülle des Roten Planeten durch die Sonnenstrahlung in geologisch kurzer Zeit – einige wenige hundert Jahre – vollständig abgebaut. Wenn es Methan in der Mars-Atmosphäre gibt, muss es folglich permanent neu nachgeliefert werden. Für diese Methan-Produktion muss allerdings nicht unbedingt biologische Aktivität verantwortlich sein, wie erst jüngst John Moores von der York University im kanadischen Toronto und seine Kollegen zeigten: Das Heraussickern sehr kleiner Mengen an Methan aus tieferen Schichten der Marskruste könnte die Beobachtungen ebenfalls erklären.

Gegen einen biologischen Ursprung sprach auch, dass der Rover Curiosity, der seit August 2012 im Krater Gale unterwegs ist, zur Enttäuschung der Forscher zunächst keine Spuren von Methan fand. Doch am 15. Juni 2013 meldete das Robot-Fahrzeug ein starkes Signal von bis zu 6 ppm. Dieser Methan-Ausbruch konnte inzwischen auch mithilfe der Archivdaten des Esa-Orbiters Mars Express bestätigt werden: Die Messungen der Sonde hatten in der fraglichen Region am 16. Juni 2013 eine Methan-Häufigkeit von sogar 15 ppm aufgezeichnet.

Doch wo ist dieses Methan geblieben? Die ersten Messungen des ExoMars Trace Gas Orbiters – einer Sonde, die auf den Nachweis von Spurengasen spezialisiert ist – zeigen keinerlei Hinweise auf Methan in der Mars-Atmosphäre. Der obere Grenzwert der empfindlichen Messungen liegt bei 0,05 ppb. Zwar hatten die früheren Messungen angedeutet, dass die Menge an Methan starken regionalen und jahreszeitlichen Schwankungen unterworfen ist. Doch die Forscher des ExoMars-Teams zeigen, dass allein der von Curiosity aufgespürte und von Mars Express bestätigte Ausbruch ausreichend Methan in der Atmosphäre verteilt haben müsste, um einen Nachweis mit den weitaus empfindlicheren ExoMars-Instrumenten möglich zu machen.    

Das Methan aus dem Gale-Krater müsste sich gemäß der Atmosphären-Modelle innerhalb von nur zwei bis drei Monaten gleichmäßig über den ganzen Planeten verteilt haben, so die Forscher. Um die ExoMars-Messungen zu erklären, müsste der Gale-Krater also nicht nur die einzige Methan-Quelle auf dem Planeten sein, sondern zudem einen Austausch mit dem Rest der Atmosphäre verhindern. Das jedoch sei völlig unrealistisch – es müsse daher einen anderweitigen Prozess geben, der schneller als erwartet das Methan abbaut. Zusammengefasst ist derzeit also nicht nur unklar, wo das Methan auf dem Mars herkommt, sondern auch wohin es so rasch wieder verschwindet.     

Rainer Kayser
 

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