Heute ist klar, dass der Mars ein kalter, trockener und geologisch toter Planet ist. Vor Milliarden von Jahren, als er noch jung war, hatte der Planet jedoch eine dichtere Atmosphäre und flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche. Vor Millionen von Jahren erlebte es auch eine erhebliche vulkanische Aktivität, die zur Bildung seiner massiven Merkmale führte - wie Olympus Mons, der größte Vulkan im Sonnensystem.
Bis vor kurzem haben Wissenschaftler verstanden, dass die vulkanische Aktivität des Mars von anderen Quellen als der tektonischen Bewegung angetrieben wird, die der Planet seit Milliarden von Jahren nicht mehr hat. Nach einer Untersuchung von Marsgesteinsproben kam ein Forscherteam aus Großbritannien und den USA zu dem Schluss, dass der Mars vor Äonen vulkanisch aktiver war als bisher angenommen.
Ihre Studie mit dem Titel „Den Puls des Mars durch Datierung eines von Federn gespeisten Vulkans nehmen“ wurde kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht Naturkommunikation. Unter der Leitung von Benjamin Cohen, einem Forscher des Umweltforschungszentrums der schottischen Universitäten (SUERC) und der School of Geographical and Earth Sciences an der Universität von Glasgow, führte das Team eine Analyse der vulkanischen Vergangenheit des Mars anhand von Proben von Marsmeteoriten durch.
Auf der Erde entsteht der größte Teil des Vulkanismus durch Plattentektonik, die durch Konvektion im Erdmantel angetrieben wird. Auf dem Mars ist der Großteil der vulkanischen Aktivität das Ergebnis von Mantelwolken, bei denen es sich um stark lokalisierte Magmaquellen handelt, die sich tief aus dem Mantel erheben. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Marsoberfläche in den letzten Milliarden Jahren statisch und kühl geblieben ist.
Aus diesem Grund werden Marsvulkane (obwohl sie in ihrer Morophologie den Schutzvulkanen auf der Erde ähnlich sind) viel größer als die auf der Erde. Olympus Mons zum Beispiel ist nicht nur der größte Schildvulkan auf dem Mars, sondern auch der größte im Sonnensystem. Während der höchste Berg der Erde - der Berg Everest - ist 8.848 m hoch und Olympus Mons ist etwa 22 km hoch.
Für ihre Studie verwendeten Dr. Cohen und seine Kollegen radioskopische Datierungstechniken, mit denen üblicherweise das Alter und die Eruptionsrate von Vulkanen auf der Erde bestimmt werden. Solche Techniken wurden jedoch bisher nicht für Schildvulkane auf dem Mars verwendet. Infolgedessen war die Untersuchung der Marsmeteoritenproben durch das Team die erste detaillierte Analyse der Wachstumsraten in Marsvulkanen.
Die sechs untersuchten Proben sind als Nakhlite bekannt, eine Klasse von Marsmeteoriten, die sich vor etwa 1,3 Milliarden Jahren aus Basaltmagma gebildet haben. Diese kamen vor ungefähr 11 Millionen Jahren auf die Erde, nachdem sie durch ein Aufprallereignis vom Mars gesprengt worden waren. Durch eine Analyse der Marsmeteoriten konnte das Team neue Informationen über die vulkanische Vergangenheit des Mars im Wert von etwa 90 Millionen Jahren aufdecken.
Wie Dr. Cohen in einer Pressemitteilung der Universität Glasgow erklärte:
"Wir wissen aus früheren Studien, dass die Nakhlit-Meteoriten Vulkangesteine sind, und die Entwicklung von Altersdatierungstechniken in den letzten Jahren machte die Nakhliten zu perfekten Kandidaten, um mehr über Vulkane auf dem Mars zu erfahren."
Der erste Schritt bestand darin, nachzuweisen, dass die Gesteinsproben tatsächlich marsianischen Ursprungs waren, was das Team durch Messung ihrer Exposition gegenüber kosmogener Strahlung bestätigte. Daraus ermittelten sie, dass die Gesteine vor 11 Millionen Jahren von der Marsoberfläche ausgestoßen wurden, höchstwahrscheinlich aufgrund eines Aufprallereignisses auf der Marsoberfläche. Sie wendeten dann eine hochpräzise radioskopische Technik an, die als bekannt ist 40Ar /39Ar Dating.
Dies bestand darin, ein Edelgas-Massenspektromomer zu verwenden, um die in den Proben aufgebaute Argonmenge zu messen, die das Ergebnis des natürlichen radioaktiven Zerfalls von Kalium ist. Auf diese Weise konnten sie neue Informationen über die Marsoberfläche im Wert von 90 Millionen Jahren erhalten. Die Ergebnisse ihrer Analyse zeigten, dass es signifikante Unterschiede in der Vulkangeschichte zwischen der Erde und dem Mars gibt. Wie Dr. Cohen erklärte:
„Wir haben festgestellt, dass sich die Nakhliten im Laufe von 90 Millionen Jahren aus mindestens vier Eruptionen gebildet haben. Dies ist eine sehr lange Zeit für einen Vulkan und viel länger als die Dauer von terrestrischen Vulkanen, die normalerweise nur einige Millionen Jahre aktiv sind. Und das kratzt nur an der Oberfläche des Vulkans, da nur eine sehr kleine Menge Gestein vom Einschlagkrater ausgeworfen worden wäre - der Vulkan muss also viel länger aktiv gewesen sein. “
Darüber hinaus konnte das Team eingrenzen, von welchen Vulkanen ihre Gesteinsproben stammten. Frühere von der NASA durchgeführte Studien ergaben mehrere Kandidaten für den möglichen Nakhlit-Quellkrater. Allerdings stimmte nur einer der Standorte hinsichtlich des Alters der Vulkanausbrüche und des Aufpralls, der die Proben in den Weltraum ausgeworfen hätte, mit ihren Ergebnissen überein.
Dieser besondere Krater (der derzeit nicht benannt ist) befindet sich in den als Elysium Planitia bekannten Vulkanebenen, etwa 900 km vom Gipfel des 12,6 km hohen Vulkans Elysium Mons entfernt. Es befindet sich auch etwa 2000 km nördlich von dem Ort, an dem sich der NASA Curiosity Rover derzeit befindet. Wie Cohen erklärte, hat die NASA einige wunderbar detaillierte Satellitenbilder dieses speziellen Kraters.
"Es ist 6,5 km breit und hat Ejekta-Trümmerstrahlen erhalten", sagte er. „Und wir konnten mehrere horizontale Bänder an den Kraterwänden sehen, die darauf hinweisen, dass die Felsen Schichten bilden, wobei jede Schicht als separater Lavastrom interpretiert wird. Diese Studie konnte ein klareres Bild der Geschichte der Nakhlit-Meteoriten und damit der größten Vulkane im Sonnensystem liefern. “
In Zukunft werden Probenrückgabe und Missionen mit Besatzung zum Mars dieses Bild noch weiter aufklären. Angesichts der Tatsache, dass der Mars wie die Erde ein terrestrischer Planet ist, wird das Wissen um alles, was wir über seine geologische Geschichte wissen können, letztendlich unser Verständnis der Entstehung der felsigen Planeten des Sonnensystems verbessern. Kurz gesagt, je mehr wir über die Vulkangeschichte des Mars wissen, desto mehr können wir über die Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems erfahren.
