Methan auf dem Mars

Seit etwa sieben Jahren beobchteten die Forscher die Entwicklung von Methan in einigen Regionen des Mars, überwiegend mit Teleskopen auf der Erde. Die Methanwolken sind lokal begrenzt und entstehen offenbar im Sommer, wenn sich Oberfläche und Atmosphäre aufgewärmt haben.
Im Jahre 2004 hat der ESA-Orbiter Mars Express mit seinem Planetary Fourier Spectrometer zum ersten Mal diese Methankonzentrationen genauer aus dem Marsorbit unter die Lupe genommen. Neben dem Vorhandensein von Methan in den auch schon von der Erde aus entdeckten Regionen wurde als weiteres Ergebnis gefunden, daß die Methangebiete im wesentlichen übereinstimmen mit den Gebieten, in denen während des Sommers die größten Wasserdampfkonzentrationen in der Atmosphäre zu finden sind. Methan kann aufgrund von Oxidationsvorgängen nur für wenige hundert Jahre in der Atmosphäre des Roten Planeten bestehen, muß also beständg neu gebildet werden. Mars Express bestätigte die mit erdgestützten Teleskopen gemachten Entdeckungen auf ganzer Linie: es gibt in einigen eng begrenzten Gebieten des Mars im Sommer größere Ansammlungen von Methangas in Korrelation mit größeren Mengen Wasserdampf in der Atmosphäre.
 
Regionen mit stärkerer Methankonzentration in der Atmosphäre
Abb. 1: Regionen des Mars, in denen Methan in der Atmosphäre nachgewiesen wurde.

Die entscheidende Frage ist, ob die nachgewiesenen Methanvorkommen durch Vulkanismus oder durch organische Lebensprozesse entstanden sind bzw. beständig neu entstehen. Für Methan produzierende Mikroben spricht, dass genau diese auf dem Mars vermutet wurden, sollte überhaupt Leben auf dem Wüstenplaneten möglich sein. Denn auf der Erde brauchen Bakterien, die Methan aus Wasserstoff und Kohlendioxid herstellen, keinen Sauerstoff zum Leben. Sie kommen an eher prosaischen Orten vor: in Torfmooren, auf Reisfeldern oder im Margen-Darm-Trakt von Rindern. Selbst wenn nicht Mikroben, sondern Vulkanismus die Ursache des Methanfunds wäre, könnte eine solche Entdeckung die Chancen auf marsianisches Leben erhöhen: Die Wärme, spekulieren Geologen, könnte unter der Oberfläche eingeschlossene Wasservorkommen flüssig halten und so eine lebensfreundliche Umgebung schaffen.

Im Januar 2009 meldeten sich amerikanische Forscher zu Wort und bestätigten die früheren Ergebnisse. Insbesonders Auswertungen der Daten von Mars Odyssey und Mars Reconnaissance Orbiter lieferten weitere Indizien für mögliches Leben auf dem Mars.
 
Methan in eng umgrenzten Gebieten
Abb. 2:die Gebiete mit den höchsten Methankonzentrationen decken sich mit den Regionen, in denen aufgrund der geologischen Formationen größere Mengen von Wasser vorhanden waren und teilweise immer noch sind.

Nichtbiologische Ursachen kommen ebenfalls in Betracht: Neben Vulkanismus könnte das Methan auch eine Folge von Kometeneinschlägen sein. Die beobachtete zeitliche Variation der Methankonzentration in der Atmosphäre sprechen jedoch eher gegen derartige Quellen und aktiver Vulkanismus ist auf dem Mars seit mehreren Millionen Jahren nicht mehr nachweisbar. Als weitere Ursache kämen photo-katalytische Prozesse in Frage, angetrieben von UV-Licht. Diese könnten einsetzen, sobald das im Winter als Eis gebundene Wasser bei Erwärmung frei- und chemisch reaktionsfähig wird. Die genauen Ursachen werden letztlich erst in weiteren Marsexpeditionen aufgeklärt werden können.

Fakt ist jedoch: es gibt einen aktiven Prozess auf dem Mars, bei dem permanent Methan entsteht und zwar begrenzt in Gebieten, in denen auch während des Marssommers die größten Konzentrationen von Wasserdampf in der Atmosphäre zu finden sind.

In einem lesenswerten Artikel von Lars-C. Depka bei raumfahrer.net werden neuere Forschungsergebnisse zum Thema zusammengefasst. Demnach scheiden die Kometeneinschlagstheorie und die Vulkantheorie als Ursache für die beständige Nachlieferung von Methan in der Marsatmosphäre aus, da sie nach neueren Simulationsrechnungen nur für etwa 10 kg/Jahr Methan eine Erklärung liefern könnten, nicht aber für die beobachteten etwa 150 t/Jahr. Bleiben  zum einen metabolische Ursachen und zum anderen eine chemische Reaktion zwischen Vulkangestein mit in Wasser gelöstem CO2, bei der über mehrere Zwischenstufen mit Silikaten und Olivinen schließlich Methan (CH4) entstehen kann. Es bleibt also interessant und macht die für 2016/2018 geplante gemeinsame NASA/ESA-Mission zum Thema "Methan auf dem Mars" mit einem eigens dafür ausgerüstetem Orbiter und dem ExoMars-Rover immer spannender.

Einige weiterführende Quellen zum Thema "Methan auf dem Mars":
Spiegel online vom Januar 2009 mit Verweisen auf ältere Veröffentlichungen von März 2004, September 2004 und Februar 2005
NASA
NASA vom 15.1.2009
Space.com vom 15.1.2009
Artikel bei raumfahrer.net vom 9.12.2009