Einfach erklärt
In Mali wurde ein kleiner Stein gefunden, der vom Mars stammt und älter als 4,1 Milliarden Jahre ist. Spuren in seinen Mineralen zeigen, dass Wasser den Stein schon sehr früh verändert hat. Der Fund hilft Forschenden dabei, besser zu verstehen, wie die Marskruste entstand und was Wasser dort bewirkte.
Von einer Salzpfanne in Mali in die Labore der Erde
Der rosafarbene Stein, der in der Wüste Malis gefunden wurde, wirkt in der kargen Landschaft zunächst unscheinbar. Seine Geschichte begann jedoch vor Milliarden Jahren auf einem anderen Planeten. Der Meteorit mit dem Namen Tighaza 001 wurde bei einem heftigen Einschlag vom Mars ins All geschleudert. Nach einer langen Reise durch den Weltraum landete er schließlich auf der Erde. Heute ermöglicht seine Zusammensetzung einen seltenen Blick auf die frühe Geschichte des Mars und darauf, wie Wasser das alte Gestein seiner Kruste veränderte.
Die Probe wurde nach der Salzpfanne benannt, in deren Nähe sie 2022 in Mali gefunden wurde. Sie wiegt etwa 800 Gramm, also rund 1,8 Pfund. Ihre Bedeutung hängt allerdings nicht von ihrer Größe ab: Tighaza 001 gehört zu einer äußerst seltenen Gruppe von Marsmeteoriten, deren geologische Geschichte mehr als 4,1 Milliarden Jahre zurückreicht.
Tighaza 001 zählt zu den drei ältesten Marsmeteoriten, die auf der Erde entdeckt wurden. Ihr Alter führt in eine frühe Phase der Geschichte des Roten Planeten zurück, als sich seine Kruste noch bildete und veränderte. Die Untersuchung von Gestein, das Spuren aus dieser Zeit bewahrt hat, könnte zeigen, was sich auf der Marsoberfläche abspielte, bevor der Planet zu der kalten und trockenen Welt wurde, die wir heute kennen.
Das Alter von mehr als 4,1 Milliarden Jahren bedeutet nicht, dass die Forschenden jede Station kennen, die der Stein durchlaufen hat. Fest steht: Er entstand auf dem Mars, wurde durch einen Einschlag ins All geschleudert und gelangte schließlich auf die Erde. Wo genau er ursprünglich auf dem Mars lag, ist dagegen noch unklar. Die Forschenden haben 13 mögliche Regionen ermittelt, deren mineralische und chemische Eigenschaften zur Probe passen.
Ein ungewöhnlicher Stein in der Sammlung der Meteoriten
Tighaza 001 besitzt eine besondere Zusammensetzung: In ihr finden sich verschiedene magmatische Minerale und unterschiedliche Gesteinsgefüge. Diese Merkmale erlauben es den Forschenden, einzelne Kapitel der komplexen Geschichte des Steins zu untersuchen. Magmatische Minerale entstehen aus geschmolzenem Gestein oder werden durch vulkanische Vorgänge geprägt. Wie die Minerale angeordnet sind und welche Beschaffenheit das Gestein hat, kann außerdem Aufschluss darüber geben, welchen Bedingungen es später ausgesetzt war. Gerade die Kombination dieser Eigenschaften in einer einzigen Probe machte den Stein für eine genaue Analyse interessant.
Bemerkenswert ist auch, dass die mineralische Zusammensetzung Ähnlichkeiten mit Materialien aufweist, die der Mars Reconnaissance Orbiter der NASA in den südlichen Hochländern des Mars beobachtet hat. Diese Ähnlichkeit beweist für sich genommen nicht, dass der Meteorit von einem bestimmten Ort stammt. Sie hilft aber, die möglichen Herkunftsgebiete einzugrenzen. Den Analysen zufolge kommen 13 Regionen auf der Marsoberfläche infrage, deren Merkmale zu Tighaza 001 passen könnten. Bislang konnte das Forschungsteam jedoch keinen eindeutigen Ursprungsort bestimmen.
Ein wichtiger Teil des Werts der Probe liegt darin, dass sie Einblicke in einen Bereich der Marskruste ermöglicht, aus dem es den Forschenden zufolge bisher keine vergleichbare Probe gab. Gesteinsproben von unterschiedlichen Orten können ganz verschiedene geologische Umgebungen repräsentieren. Ein Stück aus einer bislang nicht vertretenen Region erweitert deshalb das Bild von der Vielfalt der Marskruste. Es ergänzt das Wissen, das Forschende aus den bereits bekannten Gebieten gewonnen haben.
Woran erkannten die Forschenden, dass der Stein vom Mars stammt?
Der erste Hinweis auf die Herkunft des Meteoriten ergab sich aus der Messung seiner Sauerstoffisotope. Isotope sind Varianten desselben Elements, die sich in ihrer Masse unterscheiden. Das Verhältnis der verschiedenen Isotope kann wie ein chemischer Fingerabdruck wirken und dabei helfen, Gesteine mit möglichen Herkunftsorten zu vergleichen. Dieser Fingerabdruck zeigte, dass der Stein vom Mars stammt. Danach richtete sich die Aufmerksamkeit auf weitere Fragen: Wann entstanden seine Bestandteile, und wie veränderten sie sich später?
Um das Alter zu untersuchen, analysierte das Team winzige Kristalle des Minerals Zirkon im Gestein und nahm außerdem einzelne Mineralkörner an seiner Oberfläche unter die Lupe. Die Forschenden verwendeten die Rubidium-Strontium-Datierung. Bei diesem Verfahren wird gemessen, wie sich das Verhältnis bestimmter Elemente in Mineralen im Laufe der Zeit verändert. Die Studie war die erste, in der diese Methode zur Untersuchung eines alten Marsmeteoriten eingesetzt wurde. Damit lieferte sie zugleich einen praktischen Test dafür, ob sich das Verfahren künftig auch für andere Proben eignet.
Die Wahl der Analysemethode war auch wichtig, um möglichst viel von dem seltenen Gestein zu bewahren. Statt den gesamten Stein zu beschädigen, konzentrierten sich die Forschenden auf kleine Mineralkörner. So bleiben Teile der Probe für spätere Untersuchungen erhalten. Bei einem seltenen Meteoriten ist das besonders wertvoll, denn jeder Teil kann andere Hinweise auf seine Entstehung oder seine spätere Geschichte enthalten. Neue Analyseverfahren könnten außerdem dazu beitragen, bereits vorhandene Proben erneut zu untersuchen – und nicht nur Meteoriten, die erst in Zukunft gefunden werden.
Wasser hinterließ vor Milliarden Jahren seine Spuren
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Wasser Tighaza 001 vor etwa 4,1 Milliarden Jahren veränderte. Der Stein selbst dürfte demnach schon früher entstanden sein. Der Unterschied zwischen dem Zeitpunkt der Entstehung und dem späteren Einfluss des Wassers ist wichtig: Die Probe muss nicht genau in dem Moment entstanden sein, als sie mit Wasser in Kontakt kam. Vielmehr bewahrt sie Spuren aus mehreren aufeinanderfolgenden Phasen ihrer Geschichte.
Wenn flüssiges Wasser mit Gestein in Kontakt kommt, kann es Minerale verändern oder chemische Spuren hinterlassen, die auf seine Anwesenheit hinweisen. Die Probe zeigt deshalb nicht nur, dass es Wasser gab. Sie liefert auch Hinweise darauf, dass Wasser mit der Marskruste reagierte. Nach Einschätzung der Forschenden passen die mineralischen und chemischen Merkmale des Steins zu einem aktiven Wasserkreislauf auf dem frühen Mars: Wasser erreichte das Gestein und hinterließ darin seine Spuren.
Die Ergebnisse lassen noch eine weitere Möglichkeit offen, die bislang allerdings nicht als gesichert gilt: Der Stein könnte auch Spuren bewahrt haben, die mit der Atmosphäre des Mars zu einer Zeit zusammenhängen, als der Planet Wasser verlor. Wasser, Gestein und Atmosphäre sind keine voneinander unabhängigen Teile der Planetengeschichte. Veränderungen in einem Bereich können mit Vorgängen in den anderen zusammenhängen. Alte Proben helfen dabei, solche Verbindungen zu prüfen. Um genau zu bestimmen, wie sie aussehen, sind jedoch weitere Analysen nötig.
Tighaza 001 allein zeichnet weder ein vollständiges Bild des früheren Klimas noch verrät der Stein, wie viel Wasser es auf dem Mars gab. Er liefert aber einen greifbaren Beleg, der sich mit anderen Hinweisen vergleichen lässt – etwa mit Mineralen, die auf der Marsoberfläche beobachtet wurden, und mit den chemischen Eigenschaften von Gesteinen aus verschiedenen Regionen. Je vielfältiger die Belege sind, desto besser können Forschende unterscheiden, welche Spuren durch eine örtlich begrenzte Wechselwirkung von Wasser und Gestein entstanden sind und welche möglicherweise mit umfassenderen Veränderungen des Planeten zusammenhängen.
Was ist noch unbekannt?
Trotz der Bedeutung der Probe können die Forschenden ihren ursprünglichen Fundort auf dem Mars bislang nicht genau bestimmen. Dass 13 Regionen infrage kommen, heißt, dass die gemessenen Merkmale zu mehreren Orten passen. Es heißt nicht, dass der Meteorit auf dem Mars an einem bekannten Ort gefunden wurde. Künftige Vergleiche zwischen der Zusammensetzung der Probe und Daten aus der Marsumlaufbahn könnten die Zahl der möglichen Regionen verringern. Einen einzigen, zweifelsfreien Ursprungsort müssen sie damit aber nicht unbedingt ergeben.
Auch die verfügbaren Belege beantworten noch nicht alle Fragen zum Wasser auf dem Mars. Die Probe dokumentiert eine alte Wechselwirkung zwischen Wasser und Gestein und enthält möglicherweise einen Hinweis auf die Atmosphäre. Für sich allein verrät sie jedoch weder, wie lange es Wasser gab, noch wie viel davon vorhanden war oder welchen Weg es nahm. Am sinnvollsten ist es deshalb, Tighaza 001 als ein Stück eines viel größeren geologischen Archivs zu betrachten – nicht als vollständige Geschichte des Planeten.
Die Forschenden wollen den Meteoriten weiter untersuchen. Zusätzliche Analysen könnten zeigen, wie Wasser die Oberfläche des Mars und seine Entwicklung beeinflusste. Die Ergebnisse der Studie wurden am Donnerstag, dem 29. Oktober, in der Zeitschrift Science veröffentlicht. Eine separate Untersuchung zum Wassergehalt des Meteoriten erschien am 10. Juni in Science Advances. Da die beiden Studien unterschiedliche Fragen behandeln, ergänzen sie einander und ermöglichen es, die Probe aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten. Zugleich bleibt klar: Für ein umfassenderes Bild braucht es weitere Belege.
Fazit
Tighaza 001 vereint drei Merkmale, die den Fund außergewöhnlich machen: Der Marsmeteorit wurde 2022 in Mali entdeckt, wiegt etwa 800 Gramm und ist mehr als 4,1 Milliarden Jahre alt. Minerale und Messungen weisen darauf hin, dass Wasser den Stein vor etwa 4,1 Milliarden Jahren veränderte. Sein ursprünglicher Herkunftsort könnte in einer von 13 möglichen Regionen liegen, darunter die südlichen Hochländer oder andere Gebiete mit passenden Eigenschaften. Auch die Rubidium-Strontium-Datierung könnte künftig neue Wege eröffnen, weitere alte Meteoriten zu untersuchen. Der Stein löst nicht alle Rätsel des Mars. Doch er bewahrt seltene Hinweise darauf, wie Wasser in der Frühzeit des Planeten mit seiner Kruste wechselwirkte – und liefert damit eine wichtige Grundlage für weitere Forschung.