Forschern gelingt erstmals der Nachweis von Chlorwasserstoff auf dem Mars

Der Mars gilt als nächstes große Ziel der bemannten Raumfahrt. Bis die ersten Menschen den roten Planeten betreten werden, dürfte aber noch einige Zeit vergehen. Bis dahin gibt es aber auch aus der Ferne noch Vieles zu erforschen. Erst kürzlich konnten Forscher mit Hilfe der ESA-Raumsonde ExoMars erstmals Chlorwasserstoff in der Atmosphäre des Mars nachweisen. Die Hypothese ist, dass das Gas entsteht, wenn während Stürmen salzhaltiger Staub in die Atmosphäre des Planeten geschleudert wird. Wohin der Chlorwasserstoff dann wieder verschwindet, ist indes noch unbekannt und zeigt, dass die Atmosphäre des roten Planeten noch lange nicht vollständig erforscht ist.

Marssonde detektiert Chlorwasserstoff

Dass es in der Gashülle des Mars noch einiges zu erforschen gibt, ist nichts Neues. Immer wieder entdecken Raumsonden neue Prozesse und Substanzen, deren Funktion Forscher vor Rätsel stellen. Ein Beispiel hierfür wäre der Sauerstoffgehalt der Marsatmosphäre, der deutlich mehr schwankt, als es durch bekannte Prozesse erklärbar wäre.

Wissenschaftler rund um Oleg Korablev vom russischen Weltraumforschungsinstitut in Moskau haben nun eine bisher unbekannte Komponente in der Atmosphäre des Mars gefunden: Chlorwasserstoff. Das Gas wird in der Gegenwart von Wasser zu Salzsäure und kommt in geringen Mengen auch in der oberen Atmosphäre der Erde vor, wo es unter UV-Einwirkung Chlorradikale freisetzt und zum Ozonabbau beiträgt.

Auch auf dem Mars wird schon seit einiger Zeit nach Chlorwasserstoff gesucht, da die Existenz dieses Gases auf einen aktiven Vulkanismus hinweisen kann. Korablev und seinem Team gelang der Nachweis nun erstmals. Dabei bedienten sie sich der ESA-Sonde ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO). Die Sonde verfügt über zwei Spektrometer, die beide die Signatur von Chlorwasserstoff zwischen dem Sommer 2018 und dem Frühjahr 2019 detektierten.

Ursprung des Gases gibt Rätsel auf

„ Dies ist der erste Nachweis von Chlorwasserstoff auf dem Mars und der erste Fund eines Halogengases in der Marsatmosphäre. Hierbei handelt es sich um die erste neue Gasklasse, die seit der Entdeckung von Methan durch die ESA-Marssonde Mars Express im Jahr 2014 bestimmt wurde“, erklärt Koautor Kevin Olsen von der University of Oxford.

Anders als zuvor angenommen scheint der Chlorwasserstoff auf dem Mars nicht aus vulkanischen Ausgasungen zu stammen. Die Konzentration sei dafür einfach zu hoch und das Gas zu gleichmäßig verteilt, so die Forscher. Der TGO stellte auf der Nordhalbkugel des Mars ein bis zwei parts per billion (ppb) in einer Höhe von 15 bis 25 Kilometern fest. Auf der Südhalbkugel hingegen waren es zwei bis drei ppb in einem Höhenband zwischen 20 und 25 Kilometern. „Damit sind die Konzentrationen des Chlorwasserstoffs auf dem Mars mit denen in der oberen Stratosphäre und Mesosphäre der Erde vergleichbar“, erläutern die Forscher.

Eine erste Hypothese

Erste Hinweise auf den Ursprung des Gases gibt der zeitliche Verlauf der spektralen Nachweise. Das erste Mal detektierte die Sonde die Spektralsignaturen von Chlorwasserstoff während des globalen Staubsturms im Sommer 2018. Dies deute darauf hin, dass physikalische oder chemische Prozesse in den Marsstürmen die Freisetzung des Gases aus dem aufgewirbeltem Staub verursachen, so Korablev und seine Kollegen.

Die Forscher vermuten, dass das Chlorid für das Gas von im Marsstaub enthaltenem Kochsalz und Perchlorat stammt. In der Atmosphäre reagiert das Chlorid dann mit Wasserdampf. Über weitere Schritte entsteht dann Chlorwasserstoff. Der genaue Reaktionsweg ist dabei noch unbekannt.

Und ein weiteres Phänomen gibt den Forschern Rätsel auf: Nach dem Ende der Staubstürme auf dem Mars verschwand der Chlorwasserstoff sehr schnell wieder. Mit gängigen Modellen können Forscher dies nicht erklären. „ „Dieser Schwund deutet auf eine unerwartete chemische Senke für dieses Gas hin. Die vorübergehende Natur des Chlorwasserstoffs sagt uns, dass wir hier noch nicht das ganze Bild sehen – und dass uns ein wichtiger Abbauprozess für das Chlorid entgeht“, so das Team weiter.

Die Entdeckung zeigt nach Ansicht der Forscher, dass unser Wissen über die Atmosphäre des Mars sowie ihre Chemie noch sehr lückenhaft ist. Korablev und sein Team wollen nun daran arbeiten, den chemischen Kreislauf hinter dem Auftauchen und dem Verschwinden des Chlorwasserstoff besser zu verstehen. Dafür wollen sie die möglichen Vorgänge in der Marsatmosphäre in Labortests und Modell-Simulationen rekonstruieren. Außerdem soll die Konzentration von Chlorwasserstoff in der marsianischen Atmosphäre weiter mithilfe des Trace Gas Orbiter überwacht werden.

via ESA