Seit der ersten vollständigen Kartierung des Mars vor rund 40 Jahren durch die US-Raumsonde Mariner 9 gilt der Rote Planet heute als ein extrem trockener und geologisch eher wenig aktiver Planet, der aber in seiner Jugend der Erde sehr viel ähnlicher war. Nun weisen detaillierte Isotopen-Analysen der sehr dünnen Marsatmosphäre der US-Raumsonde Phoenix darauf hin, dass Mars bis in die jüngste geologische Vergangenheit vulkanisch aktiv war. Zudem mehren sich die Hinweise, dass flüssiges Wasser auch heute noch mit seiner Oberfläche und Atmosphäre wechselwirkt.
Die Raumsonde Phoenix auf dem Mars | Im Mai 2008 landete die US-Raumsonde Phoenix (Computergrafik) in der nördlichen Polarregion des Mars und blieb rund fünf Monate aktiv.
Die US-Raumsonde Phoenix landete am 25. Mai 2008 im nördlichen Polargebiet des Mars und stellte im November 2008 ihre Funktion ein. Jedoch ist die Auswertung der von Phoenix übermittelten Messdaten noch lange nicht abgeschlossen. Phoenix analysierte neben dem festen Marsboden mit seinem Massenspektrometer auch die Marsatmosphäre, die zu rund 95 Prozent aus Kohlendioxid besteht. Der Rest sind Stickstoff und weitere Spurengase.
Ein Forscherteam um Paul B. Niles am Johnson Space Center der NASA in Houston, Texas, wertete die Phoenix-Messdaten der Isotopenverhältnisse von Kohlenstoff und Sauerstoff aus. Diese belegen, dass auf dem Mars flüssiges Wasser auf dem Mars nahe der Oberfläche bei Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt existiert, und das hydrothermale Aktivität wie heiße Quellen während des größten Teils der Marsgeschichte nur sehr selten auftrat.
Für die Analysen wurde der "Thermal and Evolved Gas Analyzer" von Phoenix eingesetzt, der Bodenproben erhitzt und die dabei freigesetzten flüchtigen Stoffe analysiert. Aber auch die Marsatmosphäre ließ sich direkt damit untersuchen. Durch seine geringe Schwerkraft und das Fehlen eines Magnetfelds verliert Mars nach und nach seine Atmosphäre. Dabei entweichen Kohlendioxid-Moleküle mit dem häufigeren leichteren Isotop Kohlenstoff-12 leichter als diejenigen mit dem schwereren Isotop Kohlenstoff-13.
Blick auf die Messgeräte der Raumsonde Phoenix | Ziemlich schmutzig wirkt die Oberseite der US-Raumsonde Phoenix nach der Analyse von einigen Marsbodenproben. In der Mitte und im Vordergrund ist der "Thermal and Evolved Gas Analyzer" zu sehen, der unter anderem auch die Isotopenzusammensetzung der Marsatmosphäre analysierte.
Hätte Mars seit seiner Entstehung vor rund 4,5 Milliarden Jahren nur noch Gas verloren, so hätte sich das schwerere Isotop immer mehr anreichern müssen. Dann hätte Phoenix ein deutlich erhöhtes Verhältnis von Kohlenstoff-13 zu Kohlenstoff-12 registrieren müssen, was aber im Wiederspruch zu den Messergebnissen steht. Das marsianische Kohlenstoff-Isotopenverhältnis stimmt innerhalb der Messgenauigkeit mit dem irdischen Wert überein.
Dies bedeutet, dass der Kohlenstoff in der Marsatmosphäre geologisch jung sein muss und dass die Gashülle des Roten Planeten durch vulkanische Aktivität erneuert wurde. Allerdings fehlt eine entsprechende isotopische Signatur im Sauerstoff des Kohlendioxids. Daher vermuten die Forscher, dass das Kohlendioxid mit flüssigem Wasser wechselwirkte, das wiederum mit den Marsgesteinen in Kontakt stand. Dabei wurde das atmosphärische Kohlendioxid durch Austauchreaktionen mit dem schweren Sauerstoffisotop 18 gegenüber dem irdischen Standardwert angereichert.
Allerdings verweisen die Forscher um Paul Niles darauf, dass sie aus ihren Messdaten keine konkreten Alter der vulkanischen Aktivität noch ihren Ort bestimmen können, Mars aber bis in die jüngere geologische Vergangenheit aktiv war.
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