Neues Mars-Mineral in alten Schwefelablagerungen entdeckt

Ein Mineral, das auf der Erde seinesgleichen sucht

Wissenschaftler, die Daten vom Mars auswerten, haben etwas identifiziert, das ein völlig neues Mineral sein könnte – ein Ferrihydroxysulfat, das der planetaren Forschung bisher unbekannt war. Die Entdeckung, die in Nature Communications veröffentlicht wurde und von Dr. Janice Bishop vom SETI Institute und dem Ames Research Center der NASA geleitet wurde, gelang durch die Kombination detaillierter Laborexperimente mit spektroskopischen Daten, die vom CRISM-Instrument an Bord des Mars Reconnaissance Orbiter der NASA erfasst wurden.

Seit fast zwei Jahrzehnten bemerkten Forscher rätselhafte spektrale Signaturen in den Eisensulfatablagerungen des Mars, die keinem bekannten Mineral entsprachen. Erst jetzt hat eine systematische Untersuchung das Geheimnis gelüftet. Das Mineral – Ferrihydroxysulfat – ist selbst auf dem Mars selten und kommt nur in einer Handvoll kleiner, lokalisierter Zonen in der Nähe des riesigen Canyon-Systems des Planeten vor.

Hitze, Wasser und Chemie

Die Entstehungsgeschichte dieses Minerals ist auch die Geschichte des Wasserverlusts des Mars. Antike, sulfatreiche Sole sammelten sich einst in weiten Tieflandregionen. Als diese Gewässer allmählich verdunsteten, hinterließen sie geschichtete Ablagerungen von hydratisierten Eisensulfaten. Dann erhitzten Vulkanausbrüche und geothermische Aktivität die getrockneten Sedimente auf Temperaturen von über 100 °C – und in Gegenwart von atmosphärischem Sauerstoff verlagerte sich die Chemie und es entstand Ferrihydroxysulfat.

„Dieses Ferrihydroxysulfat bildet sich nur, wenn hydratisierte Eisen(II)-sulfate in Gegenwart von Sauerstoff erhitzt werden“, erklärte Postdoktorand Dr. Johannes Meusburger, einer der Co-Autoren der Studie. Laborexperimente bestätigten die Transformationssequenz: Polyhydratisierte Sulfate verlieren zunächst bei etwa 50 °C Wassermoleküle, und oberhalb von 100 °C reorganisiert sich die chemische Struktur grundlegend zu der neuen Verbindung.

Zwei wichtige Mars-Standorte tragen den Fingerabdruck des Minerals. Bei Juventae Chasma durchziehen alte Wasserkanäle das Gelände neben vulkanischen Merkmalen – Anzeichen von Lava oder Asche, die die notwendige Hitze hätten liefern können. Bei Aram Chaos dokumentiert die chaotische, zerklüftete Landschaft eine Geschichte katastrophaler Überschwemmungen und anschließender geothermischer Wärme aus dem Inneren des Planeten.

Ein dynamischerer Mars als erwartet

Die Implikationen gehen weit über die Mineralogie hinaus. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Mars chemisch und thermisch weitaus länger aktiv blieb, als Wissenschaftler angenommen hatten – möglicherweise bis vor 3 Milliarden Jahren. Dieser Zeitrahmen ist von enormer Bedeutung für Fragen der Bewohnbarkeit, da geothermische Wärme und flüssiges Wasser zu den wichtigsten Zutaten gehören, die mikrobielles Leben unterstützen könnten.

„Diese Mineralien überleben Milliarden von Jahren auf der trockenen Oberfläche des Mars und bewahren wertvolle Beweise über die frühen Bedingungen des Planeten“, bemerkte Bishops Team. Da es auf dem Mars kein tektonisches Recycling gibt, ist sein altes geologisches Archiv weitgehend intakt – eine Bibliothek, die die Erde durch Plattenbewegung und Erosion weitgehend zerstört hat.

Bedeutung für zukünftige Missionen

Die Entdeckung ist von direkter Relevanz für kommende NASA- und ESA-Missionen, die sich auf die Suche nach Biosignaturen konzentrieren. Orte, an denen vulkanische Hitze einst mit stehendem Wasser interagierte – genau die Umgebungen, in denen sich Ferrihydroxysulfat bildet – sind die Art von Nischen, die Astrobiologen als am vielversprechendsten für die Erhaltung von Spuren alten Lebens betrachten.

Es gibt auch einen wissenschaftlichen Vorbehalt, der erwähnenswert ist: Bevor Ferrihydroxysulfat offiziell als neue Mineralart anerkannt werden kann, muss es zunächst in einer terrestrischen Probe bestätigt werden. Die Klassifizierungsregeln der Natur erfordern ein physisches Exemplar, nicht nur eine spektrale Übereinstimmung. Diese Suche auf der Erde ist nun im Gange.

Die Forschung fügt unserem Verständnis des Roten Planeten eine weitere Komplexitätsebene hinzu – eine, die zunehmend einem Planeten ähnelt, der in ferner Vergangenheit weitaus dynamischer, feuchter und potenziell lebensfreundlicher war, als seine kalte und karge Gegenwart vermuten lässt.