Was ein trockener Meteorit über Wasser auf dem frühen Mars verrät

Der Mars sieht heute aus wie eine riesige Baustelle nach dem Abriss: kalt, staubig, ausgetrocknet. Vor rund vier Milliarden Jahren war das anders. Es gab Flüsse, Seen, vielleicht sogar ein flaches Meer. Und Wasser, das mit dem frischen Gestein der jungen Kruste reagierte. Spuren davon stecken noch in Mineralen – als chemisch gebundener Wasserstoff. Eine internationale Forschungsgruppe hat jetzt in einem der ältesten bekannten Stücke der Marskruste erstmals größere Wasserstoff-Hotspots dreidimensional sichtbar gemacht. Und zwar, ohne den Stein zu zerstören.

Der Meteorit heißt offiziell NWA 7034, unter Kennern „Black Beauty“. Er wiegt nur 320 Gramm und landete irgendwann in der marokkanischen Sahara. Was er enthält, ist allerdings spektakulär: Fragmente der Marskruste, die bis zu 4,48 Milliarden Jahre alt sind – die ältesten, die wir kennen. Black Beauty ist keine homogene Platte, sondern eine Brekzie, ein wildes Patchwork aus Trümmern, die bei gewaltigen Einschlägen auf dem Mars zerbrochen, teilweise geschmolzen und wieder zusammengebacken wurden. Frühere Messungen hatten schon gezeigt: Der Stein ist ungewöhnlich wasserreich, mit rund 6000 ppm. Die spannende Frage war nur: Wo steckt dieses Wasser?

Genau das hat das Team um Estrid Buhl Naver und Katrine Wulff Nikolajsen jetzt untersucht. Dafür haben sie einen winzigen Abschnitt des Meteoriten – gerade einmal 12 × 8 × 2 Millimeter groß – mit Neutronen- und Röntgentomografie durchleuchtet. Die Neutronenmessungen liefen an der Spallationsquelle SINQ des Paul Scherrer Instituts. „Neutronen sind extrem empfindlich für Wasserstoff“, sagt PSI-Forscher David Mannes. Röntgenstrahlen liefern dagegen vor allem Informationen über die schwereren Elemente. Zusammen lässt sich so ziemlich genau erkennen, wo der Wasserstoff sitzt.

Das Ergebnis ist erstaunlich: Der Wasserstoff ist nicht gleichmäßig in der Gesteinsmatrix verteilt. Stattdessen konzentriert er sich in klar abgegrenzten, makroskopischen Hotspots. Sie sitzen vor allem in uralten magmatischen Klasten und bestehen aus wasserstoffreichen Eisenoxyhydroxiden. Die Hotspots machen gerade einmal 0,4 Prozent des Volumens aus – enthalten aber rund elf Prozent des gesamten Wassers der untersuchten Probe.

Das spricht dafür, dass Wasser schon sehr früh mit der jungen Marskruste in Kontakt kam und mit den Gesteinen reagierte. Als mögliche Erklärung kommen hydrothermale Prozesse oder Verwitterung nach Einschlägen infrage. Welcher Prozess genau dahintersteckt, lässt sich aus der Untersuchung allein allerdings nicht entscheiden.

Interessant ist die Parallele zu dem, was der Rover Perseverance im Jezero-Krater findet: ähnliche hydratisierte Eisenoxyhydroxide. Vielleicht waren solche Minerale auf dem frühen Mars weiter verbreitet als bislang angenommen. Sie könnten eine Art oberflächennahes mineralogisches Wasserreservoir gebildet haben.

Auch methodisch ist die Untersuchung interessant. Zum ersten Mal lässt sich der Wasserstoff in einem Marsgestein dreidimensional und zerstörungsfrei in dieser Größenordnung kartieren. Für künftige Probenrückholmissionen könnte das wichtig werden. Die Gesteine, die eines Tages vom Mars zur Erde gebracht werden, sind schließlich unersetzlich. Wenn man vorher schon zerstörungsfrei sehen kann, was in ihrem Inneren steckt, lässt sich gezielter entscheiden, welche Bereiche man überhaupt untersuchen muss.

Black Beauty ist damit mehr als ein Stück uralter Marskruste. In seinem Inneren steckt ein Hinweis darauf, dass Wasser schon sehr früh mit der jungen Oberfläche des Planeten wechselwirkte – und dass ein Teil davon über Milliarden Jahre in Mineralen erhalten blieb. Zusammen mit den Funden von Perseverance ergibt sich ein Bild, in dem Wasser auf dem frühen Mars womöglich nicht nur in Flüssen und Seen vorkam, sondern auch tief in den Gesteinen Spuren hinterließ.