Wien. Vor etwa drei Milliarden Jahren gruben sich breite Flussbetten tief in die Marsoberfläche. Unbekannt ist, woher das Wasser kam. Denn über die Beschaffenheit des damaligen Klimas auf dem äußeren Nachbarplaneten der Erde rätselt die Wissenschaft.

Die Universität Chicago im US-Bundesstaat Illinois berichtet, dass auf dem Roten Planeten bis vor drei Milliarden Jahren, also länger als angenommen, reißende Ströme flossen. Sie waren breiter und tiefer als auf der heutigen Erde und verteilten sich über den gesamten Globus. Das Team hat bereits bekannte Mars-Flüsse katalogisiert und deren Abfluss-, Durchfluss- und Zuflussmengen - etwa durch Regenfall, Schneeschmelze, Grundwasser oder Zusammenflüsse mit anderen Gewässern - analysiert. Aus den im Fachblatt "Science Advances" veröffentlichen Ergebnissen schließen die Forscher, dass der frühe Mars immer wieder von heftigen Regenfällen heimgesucht worden sein muss.

Leichter wird dadurch allerdings nichts. Für die Ersteller von Mars-Klimamodellen verkomplizieren die Erkenntnisse die Situation. "Jetzt ist es noch schwieriger, die Existenz von Flüssen und Seen auf dem Mars zu erklären", betont Studienautor Edwin Kite in einer Aussendung seiner Universität.

Auf der Marsoberfläche verläuft ein Gewirr von ausgetrockneten Flussbetten. Raumsonden haben hunderte solcher Formationen aus dem Orbit fotografiert. Curiosity, der Mars-Rover der Nasa, hat von der Strömung rundgeschliffene Kieselsteine fotografiert und die Bilder zur Erde gefunkt. Aber warum es dereinst Wasser auf dem Mars gab, bleibt ein Rätsel. Heute hat der Rote Planet eine extrem dünne Atmosphäre. Tagsüber können die Temperaturen bis zu 27 Grad Celsius erreichen, nachts aber auf eisige minus 133 abfallen. Da die Forscher annehmen, dass der Mars in seiner Jugend weniger Sonnenstrahlen abbekam als heute, müssen sie davon ausgehen, dass es auf der Oberfläche weitaus kälter war, als der Flüssigzustand von Wasser erfordert. Allgemein müsse es somit extrem kalt und trocken gewesen sein. Woher kamen also die reißenden Flüsse?

Klimamodelle falsch?

Kite und seine Kollegen analysierten Fotos und Modelle von mehr als 200 Mars-Flussbetten im Detail, die über einen Zeitraum von einer Milliarde Jahren auf dem Mars Wasser führten. Hinweise auf die Wasserkraft gaben die Breite und Steilheit der Ufer. Auf das Wasservolumen schlossen sie von der Größe der Kieselsteine. Die Forschungsergebnisse zeigen andauernd starke Abflüsse bis zum Ende des nassen Zeitalters auf dem Mars. Laut den Forschern bestätigen sich Klimamodelle für den Mars, die einen starken Treibhausgaseffekt abbilden, der den Planeten warm genug hielt für eine durchschnittliche Tagestemperatur über dem Gefrierpunkt.

Überraschenderweise deuten die Analysen außerdem auch darauf hin, dass auf dem Mars Wasser direkt bis zum Ende der Feuchtperiode reichlich geflossen ist. "Man würde erwarten, dass Ströme langsam vertrocknen, indem sie immer weniger Wasser führen. Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass sie kürzer wurden. Das heißt, sie führten immer noch sehr viel Wasser, aber nicht über tausende, sondern nur noch über hunderte Kilometer. Der nasseste Tag im Jahr war somit immer noch sehr, sehr nass", fasst Kite zusammen. Er spekuliert über eine Art Schalter, der den Roten Planeten zwischen Trocken- und Regen-Zyklen hin- und herschickte. "Unsere Arbeit liefert neue Antworten, wirft aber auch Fragen auf. Liegen wir mit den Klimamodellen, den Modellen zur Atmosphären-Evolution oder in unserem grundlegenden Verständnis der Chronologie des inneren Sonnensystems falsch?"

Präzise Antworten würden Bohrungen ähnlich wie auf der Erde liefern. "Um die Erdgeschichte zu erschließen, haben wir über viele Jahrzehnte in den Boden gegraben, Gesteinsproben untersucht und Isotopenverhältnisse in Bohrkernen und damit die Spuren der Atmosphärenentwicklung analysiert", sagt der Chef des Instituts für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, Wolfgang Baumjohann. "Auf dem Mars ist Curiosity das erste Gerät, das Proben nimmt." Eine exakte Kenntnis der Marsgeschichte steht somit erst am Anfang.