Der Mars ist von feinem, rotem Staub bedeckt und auch in der Atmosphäre wirbeln diese Staubteilchen umher und färben den Himmel rötlich. Selbst von der Erde aus gesehen erscheint unser Nachbarplanet dadurch leicht rötlich, was ihm den Spitznamen “Roter Planet” eingebracht hat. Aber was verleiht dem Mars seine ikonische Farbe? Weil die Kruste des Mars vorwiegend aus Basaltgesteinen besteht, müsste seine Oberfläche eigentlich eher dunkelgrau erscheinen, ähnlich wie beispielsweise die Maria des Mondes. Die gängige Theorie geht jedoch davon aus, dass die Verwitterung des Gesteins die Rotfärbung verursacht hat. Das reichlich darin vorhandene Eisen wurde dabei oxidiert – es rostete. Allerdings gibt es verschiedene Varianten von Eisenoxid, die unter jeweils unterschiedlichen Bedingungen gebildet werden. Zu wissen, welches dieser Oxide dem Mars seine Färbung verleiht, ist daher auch für die Rekonstruktion seiner Vergangenheit wichtig.
Gängiger Theorie nach besteht der sehr feine Staub des Mars vorwiegend aus Hämatit oder dem magnetitähnlichen Mineral Maghämit. “Ein breit verwendetes mineralogisches Modell legte nahe, dass diese nicht hydratisierten Eisenoxide im Marsstaub durch anhaltende Oxidation und Verwitterung unter wasserarmen Oberflächenbedingungen gebildet wurden”, erklären Adomas Valantinas von der Universität Bern und seine Kollegen. Dieser Theorie zufolge bildete sich der Rost im Laufe von Milliarden Jahren während der kalten trockenen Ära des Roten Planeten, die bis heute anhält. Spektraldaten mehrerer Raumsonden und Teleskope zeigten allerdings, dass der rote Marsstaub in seinem Spektrum eine auffällige Absorptionsspitze bei rund drei Mikrometer Wellenlänge aufweist. “Es wurde gezeigt, dass diese spektrale Signatur auf eng gebundenes Wasser oder Hydroxylgruppen in der Mineralstruktur des Staubs zurückzuführen ist”, schreibt das Team. Das warf die Frage auf, ob es sich bei dem Eisenoxid wirklich um das nicht hydratisierte Hämatit handeln kann. Die extrem feine Körnung des Marsstaubs machte es jedoch schwer, genauere Daten zu erheben. “Im Bereich der Nanokristalle verschwinden die klaren Charakteristiken der verschiedenen Eisenoxide mit schrumpfender Partikelgröße und Kristallinität”, erklären Valantinas und seine Kollegen. Dadurch erscheinen die Spektrallinien zunehmend verbreitert und diffus.
Ferrihydrit statt Hämatit
Um mehr Klarheit zu schaffen, haben Valantinas und seine Kollegen nun spektrale Daten ausgewertet, die von verschiedenen Mars-Orbitersonden wie dem Mars Reconnaissance Orbiter der NASA und den europäischen Sonden Mars Express und Trace Gas Orbiter, aber auch von Marsrovern stammen. Diese Spektren nutzte das Team dann, um in Laborexperimenten auszutesten, welche Eisenoxid-Partikel unter simulierten Marsbedingungen diese spektralen Signaturen erzeugen. Dafür mischten sie Hämatit und andere “trockene” Oxide sowie das hydratisierte Eisenoxidmineral Ferrihydrit jeweils mit Basaltgestein. “Wir verwendeten ein spezielles Mahlgerät, um unsere Komponenten bis auf Submikrometer-Größen zu bringen”, berichtet Valantinas.
