Scoperta di cristalli di zolfo su Marte

Es passierte bereits am 30. Mai in einer abschüssigen Talrinne auf dem Planeten Mars. Der amerikanische Rover „Curiosity“ fuhr über einen Stein und zerbrach ihn dabei in kleine Stücke. Als die Ingenieure der Bodenkontrolle am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena den Flurschaden mit der Kamera auf Curiositys schwenkbarem Arm betrachteten, staunten sie nicht schlecht: Im Inneren des Brockens kamen gelbe Kristalle zum Vorschein. Wie eine nachfolgende Untersuchung ergab, handelt es sich tatsächlich um elementaren Schwefel.

„Das sollte es da nicht geben“, ließ sich Ashwin Vasavada in einer am 18. Juli veröffentlichten Pressemitteilung des JPL zitieren. „Jetzt müssen wir eine Erklärung dafür finden.“ Vasavada ist der Projektwissenschaftler des Rovers Curiosity, den die NASA im August 2012 im Krater Gale abgesetzt hatte und der nun seit fast zehn Jahren an den Hängen des Aeolis Mons unterwegs ist. Die bis zu 5500 Meter über den Kraterboden aufragende zentrale Erhebung wird on den Forschern informell auch „Mount Sharp“ genannt. Curiosity ist die vierte von bisher fünf fahrbaren Landesonden, welche die Amerikaner zum Mars geschickt haben, und einer von zwei, die noch aktiv sind. Sein jüngerer Kollege „Perserverance“ ist seit Februar 2021 im Dienst.

Nun ist das Element Schwefel auf dem Mars durchaus sehr häufig. Allerdings haben Curiosity und andere Marssonden es dort bislang nur in chemisch gebundener Form vorgefunden, insbesondere als Sulfate, Salze der Schwefelsäure, in denen der Schwefel ziemlich fest an die Sauerstoffatome gebunden ist. Denn Schwefel ist gerade gegenüber Sauerstoff ein ausgesprochen reaktionsfreudiges Element. Trotzdem existiert es in seiner elementaren Form selbst auf der Erde mit ihrer sauerstoffhaltigen Atmosphäre in Gestalt gelblichen Pulvers oder bis zu etlichen Zentimetern großer knallgelber Kristalle.

Auf der Erde gibt es zwei Wege, auf denen elementarer Schwefel entsteht. Zum einen wird er durch die Aktivität bestimmter Bakterien gebildet. Desulfovibrio desulfuricans beispielsweise kann das Calciumsulfat in Gips- oder Anhydritlagerstätten zu elementaren Schwefel reduzieren, wenn dort organische Substanzen wie beispielsweise Erdöl oder Erdgas vorhanden sind. Zum anderen lagert sich das gelbe Element in Vulkangebieten ab, wenn dort austretender Schwefelwasserstoff oxidiert wird. Die Frage, ob der Mars in seiner Frühzeit Heimat einfacher Lebensformen war, ist eines der Motive hinter den Forschungsanstrengungen auf dem roten Planeten. Solange es dafür aber keine eindeutigen Belege gibt, ist davon auszugehen, dass auch der marsianische Schwefel eher vulkanischen als biogenen Ursprungs ist.

Bisher war man allerdings auch davon ausgegangen, dass elementarer Schwefel allenfalls unter den mutmaßlich mild reduzierenden geochemischen Bedingungen früher Marszeitalter existiert haben könnte. Auf dem heutigen Mars aber, so dachte man, gebe es keinen elementaren Schwefel. Erst vor zwei Jahren hatten zwei amerikanischen Chemiker diese Prämisse zur Grundlage eines Übersichtsartikels im Journal of Chemical Research gemacht. In diesem geht es um Verfahren zur Nutzung auf dem Mars vorkommender Schwefelverbindungen für die Herstellung von Schwefelbeton. Der würde sich nämlich gut zum Bau von Unterkünften zukünftiger Marsastronauten eignen – oder anderer Infrastruktur auf dem roten Planeten.

Für Schwefelbeton rührt man die Zuschlagstoffe – in diesem Fall also Marsgeröll – mit 15 bis 20 Prozent geschmolzenem Schwefel an. Damit spart man sich zum einen das Wasser, zum anderen die energieaufwendige Zementherstellung. Der erstarrte Schwefelbeton besitzt überdies exzellente mechanische Eigenschaften – so etwa eine höhere Druck- und Zugfestigkeit als normaler Beton. Nachteilig ist allenfalls seine Eigenschaft, bereits bei rund 120 Grad Celsius wieder weich zu werden sowie seine Brennbarkeit. Auf dem eiskalten Mars mit seiner Kohlendioxidatmosphäre dürfte das aber nur in Innenräumen zum Problem werden.

Sollten Lagerstätten elementaren Schwefels, wie die jetzt am Aeolis Mons entdeckte, auch anderswo auf dem Mars existieren, dann könnte das also die Errichtung eines menschlichen Außenpostens unter Umständen erheblich vereinfachen.