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Regen könnte Formaldehyd in bestimmte Marsregionen gebracht haben
Chemische Landkarte des jungen Mars: Ein neues Modell zeigt, dass Wasserdampf und Regen vor 3,8 bis 3,6 Milliarden Jahren maßgeblich beeinflussten, wo Formaldehyd aus der Atmosphäre an die Oberfläche gelangte. In den Gebirgsregionen Tharsis und Elysium lag die berechnete Zufuhr stellenweise bis zu zehnmal über dem globalen Mittel. Solche Hotspots könnten für die Suche nach Spuren präbiotischer Chemie besonders interessant sein.
Tokyo (Japan). Der heutige Mars ist kalt und trocken. Doch Geländeformen und Minerale zeigen, dass es auf dem Planeten vor Milliarden Jahren zeitweise deutlich wärmer und feuchter gewesen sein könnte. Damals könnten Flüsse, Seen und möglicherweise ein nördlicher Ozean existiert haben. Damit gab es zumindest zeitweise Umgebungen, in denen sich gelöste Stoffe sammeln und chemisch weiterreagieren konnten.
Zu diesen Stoffen gehört Formaldehyd, chemisch H₂CO. Das kleine organische Molekül kann in wässrigen Reaktionen als Ausgangsstoff für Zucker, Aminosäuren und komplexere organische Verbindungen dienen. Frühere Modellstudien hatten bereits gezeigt, dass Formaldehyd in der Atmosphäre des warmen jungen Mars entstehen konnte. Unklar war jedoch, an welchen Orten es tatsächlich bis zur Oberfläche gelangt sein könnte.
Forscher des Institute of Science Tokyo (Science Tokyo) um Dr. Shungo Koyama haben nun eine globale Karte dieser möglichen Formaldehyd-Zufuhr berechnet. Dazu kombinierten sie photochemische Berechnungen mit einem globalen Klimamodell für warme Phasen des Mars vor 3,8 bis 3,6 Milliarden Jahren. Berücksichtigt wurden unter anderem Oberflächentemperatur, Wasserdampf, Luftdruck und die Stärke der ultravioletten Strahlung.
Die Analysen zeigen einen deutlichen Zusammenhang mit dem Wasserkreislauf. Wo viel Wasserdampf vorhanden war, zerlegte UV-Strahlung Wassermoleküle und setzte reaktiven Wasserstoff frei, der die Bildung von Formaldehyd begünstigt. Zugleich löste sich das entstandene H₂CO im Regen und wurde damit effizient aus der Atmosphäre an die Oberfläche transportiert.
Dadurch entstand im Modell ein stark ungleiches Muster. Die berechnete jährliche Zufuhr unterschied sich regional um ungefähr den Faktor 100. Im globalen Mittel erreichten rund fünf Milligramm Formaldehyd pro Quadratmeter und Jahr die Oberfläche. In der nördlichen Hemisphäre lag die mittlere Zufuhr mehrere Male höher als im Süden.
Besonders auffällig waren Tharsis und Elysium. An den Flanken dieser großen Vulkanregionen steigt Luft auf, wodurch Niederschlag begünstigt wird. Dort erreichte die modellierte Zufuhr bis zu rund 50 Milligramm pro Quadratmeter und Jahr. Das entspricht etwa dem Zehnfachen des globalen Durchschnitts.
Auch wasserreiche Gebiete wie der angenommene nördliche Ozean und das Hellas-Becken erhielten im Modell vergleichsweise viel Formaldehyd. Interessant sind zudem Becken in der Nachbarschaft feuchter Regionen. Flüsse könnten den aus der Atmosphäre eingetragenen Stoff dorthin transportiert haben, während Verdunstung ihn anschließend konzentrierte. Solche Orte wären damit plausible Schauplätze für weiterführende präbiotische Reaktionen.
„Indem wir unsere Karte mit den Ergebnissen der Rover vergleichen, können wir beginnen zu prüfen, ob Orte, die mehr H₂CO erhielten, auch günstigere Bedingungen für frühe Chemie im Zusammenhang mit der Lebensentstehung boten. Wenn künftige Beobachtungen diesen Zusammenhang bestätigen, könnte unsere Karte dabei helfen, vielversprechende Ziele für künftige Marsmissionen zu identifizieren“, erklärt Dr. Shungo Koyama.
Die Karte zeigt allerdings keine gemessenen heutigen Formaldehyd-Vorkommen. Sie beschreibt, wie viel H₂CO unter den angenommenen Klimabedingungen in der fernen Vergangenheit aus der Atmosphäre an die Oberfläche gelangt sein könnte. Ob das Molekül dort erhalten blieb, weiterreagierte oder später zerstört wurde, lässt sich daraus nicht ablesen.