Eine Studie hat ergeben, dass der alte Mars eine geringe Grundwasserneubildungsrate aufwies, was darauf hindeutet, dass sich das Wassersystem des Planeten zwar stark vom Wassersystem der Erde unterschied, obwohl es Hinweise auf Wasser auf seiner Oberfläche gibt. Dieses aus verschiedenen Modellierungsansätzen abgeleitete Ergebnis verdeutlicht die Herausforderungen beim Verständnis der hydrologischen Vergangenheit des Mars und hat Auswirkungen auf die zukünftige Erforschung und Suche nach Wasserressourcen. (Konzept des Künstlers.) Bildnachweis: SciTechDaily.com
Untersuchungen deuten darauf hin, dass es uralt ist Mars Es hatte eine minimale Grundwasserneubildung und unterschied sich erheblich von der Wasserdynamik auf der Erde, was sich auf unser Verständnis seines Klimas auswirkte und zukünftige Marsmissionen unterstützte.
Der Mars war einst eine feuchte Welt. Die geologischen Aufzeichnungen des Roten Planeten zeigen Hinweise darauf, dass Wasser an der Oberfläche fließt – von Flussdeltas bis hin zu Tälern, die von massiven Überschwemmungen geformt wurden.
Eine neue Studie zeigt jedoch, dass, egal wie viel Regen auf dem alten Mars fiel, nur wenig davon in den Grundwasserleiter im südlichen Hochland des Planeten sickerte.
Ein Doktorand an der University of Texas in Austin machte die Entdeckung, indem er die Grundwasserneubildungsdynamik eines Grundwasserleiters mithilfe verschiedener Methoden modellierte – von Computermodellen bis hin zu einfachen Berechnungen.
Mars in echten Farben, aufgenommen von der Emirates Mars Mission im August 2021. Foto: Kevin M. Gill
Grundwasserneubildung auf dem Mars
Unabhängig von der Komplexität kamen die Ergebnisse zu derselben Antwort: durchschnittlich magere 0,03 mm Grundwasserneubildung pro Jahr. Das bedeutet, dass überall dort, wo im Modell Regen fiel, nur durchschnittlich 0,03 Millimeter pro Jahr in den Grundwasserleiter gelangt wären und auch heute noch die verbleibenden Landformen auf dem Planeten hervorgebracht hätten.
Zum Vergleich: Die jährliche Grundwasserneubildungsrate für die Grundwasserleiter Trinity und Edwards Trinity, die San Antonio mit Wasser versorgen, liegt im Allgemeinen zwischen 2,5 und 50 Millimetern pro Jahr, was etwa dem 80- bis 1.600-fachen der von den Forschern berechneten Grundwasserneubildungsrate des Mars entspricht.
Es gibt eine Vielzahl möglicher Gründe für solch niedrige Grundwasserflussraten, sagte der Hauptautor Eric Hiatt, ein Doktorand an der Jackson School of Geosciences. Wenn es geregnet hat, ist das Wasser möglicherweise größtenteils als Abfluss über die Marslandschaft gespült worden. Oder vielleicht hat es überhaupt nicht viel geregnet.
Auswirkungen auf das Klima und die Erforschung des Mars
Diese Ergebnisse könnten Wissenschaftlern dabei helfen, die Klimabedingungen einzuschränken, die auf dem frühen Mars zu Regen führen können. Sie deuten auch auf ein völlig anderes Wassersystem auf dem Roten Planeten hin, als es heute auf der Erde existiert.
„Die Tatsache, dass Grundwasser keine große Sache ist, könnte bedeuten, dass andere Dinge es auch sind“, sagte Hiatt. „Das könnte die Bedeutung des Abflusses übertreiben oder bedeuten, dass es auf dem Mars nicht so viel geregnet hat. Aber es unterscheidet sich grundlegend von der Art und Weise, wie wir darüber denken.“ [water] Auf dem Boden.“
Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift veröffentlicht Ikarus. Mitautoren dieses Papiers sind Muhammad Afzal Shadab, ein Doktorand an der Jackson School, und die Fakultätsmitglieder Sean Gulick, Timothy Goode und Mark Hess.
Hauptautor Eric Hiatt, Doktorand an der UT Austin Jackson School of Geosciences, mit einem Marsglobus. Bildnachweis: University of Texas at Austin/Jackson School of Geosciences
Die in der Studie verwendeten Modelle simulieren den Grundwasserfluss in einer „stationären“ Umgebung, in der der Wasserzufluss in den Grundwasserleiter und der Wasserabfluss ausgeglichen sind. Als nächstes variierten die Wissenschaftler die Faktoren, die die Strömung beeinflussen – zum Beispiel, wo Niederschlag fiel oder die durchschnittliche Porosität der Gesteine – und beobachteten, welche anderen Variablen sich ändern müssten, um den stationären Zustand aufrechtzuerhalten, und wie plausibel diese Ladungen waren.
Während andere Forscher den Grundwasserfluss auf dem Mars mit ähnlichen Techniken simuliert haben, ist dieses Modell das erste, das den Einfluss der Ozeane berücksichtigt, die vor mehr als drei Milliarden Jahren auf dem Mars in den Becken von Hellas, Argyri und Borealis existierten.
Die Studie umfasst auch aktuelle topografische Daten, die per Satellit gesammelt wurden. Hiatt sagte, dass moderne Landschaften immer noch eines der ältesten und einflussreichsten topografischen Merkmale auf dem Planeten bewahren – den extremen Höhenunterschied zwischen der nördlichen Hemisphäre – dem Tiefland – und der südlichen Hemisphäre – dem Hochland – bekannt als die Große Wasserscheide. In dieser Abteilung sind noch Anzeichen einer früheren Grundwasseranhebung zu erkennen, als das Grundwasser aus dem Grundwasserleiter an die Oberfläche stieg. Forscher haben geologische Marker vergangener Auftriebsereignisse verwendet, um die Ergebnisse verschiedener Modelle zu bewerten.
Anhand verschiedener Modelle ermittelten die Forscher eine durchschnittliche Grundwasserneubildungsrate von 0,03 Millimetern pro Jahr, was weitgehend mit dem übereinstimmt, was aus geologischen Aufzeichnungen bekannt ist.
Die Suche beschränkt sich nicht nur auf das Verständnis der Vergangenheit des Roten Planeten. Dies hat auch Auswirkungen auf die zukünftige Erforschung des Mars. Das Verständnis des Grundwasserflusses könne dabei helfen, festzustellen, wo heute Wasser zu finden sei, sagte Hiatt. Egal, ob Sie nach Zeichen antiken Lebens suchen, menschliche Entdecker unterstützen oder Raketentreibstoff für die Rückkehr zur Erde herstellen möchten, es ist wichtig zu wissen, wo sich Wasser am wahrscheinlichsten befindet.
Referenz: „Limited recharge of the Southern Highlands Aquifer on Early Mars“ von Eric Hiatt, Muhammad Afzal Shadab, Sean P. S. Gulick, Timothy A. Jude und Mark A. Hessen, 9. September 2023, Ikarus.
doi: 10.1016/j.icarus.2023.115774
Die Forschung wurde gefördert durch NASAund das University of Texas Geophysics Institute und das UT Center for Planetary Habitation.