Es gibt ungefähr 61.000 Meteoriten auf der Erde, oder zumindest wurden so viele gefunden. Von diesen sind etwa 200 etwas ganz Besonderes: Sie kamen vom Mars. Und diese 200 Meteoriten waren wichtige Hinweise auf die Entstehung des Mars im frühen Sonnensystem.
Wir wissen, dass der Mars in der Vergangenheit ein ganz anderer Ort war. Die ältesten Marsoberflächen weisen Anzeichen von Wasser, vulkanischer Aktivität und Einwirkung von Planetesimalen auf, die als Protoplaneten mit einem Durchmesser von bis zu 1930 km definiert sind. Aber viele der Hinweise auf die Entstehung des Mars werden im Laufe von Milliarden von Jahren gelöscht, mit Ausnahme der Meteoriten.
Einige Einschläge auf den Mars waren stark genug, um Meteore in den Weltraum zu werfen, und einige dieser Meteore trafen die Erde als Meteoriten. Diese Meteoriten enthalten große Variationen von Elementen wie Wolfram und Platin. Wolfram und Platin haben eine Affinität zu Eisen, und während der frühen, geschmolzenen Tage des Mars wären Wolfram und Platin zusammen mit dem Eisen im Kern des Planeten versunken.
Die Marsmeteoriten, die wir auf der Erde gefunden haben, sind also eine Probe der Marskruste zum ersten Zeitpunkt des Aufpralls. Da Wolfram und Platin zum Zeitpunkt des Aufpralls nicht in der Kruste vorhanden waren und bis ins Mark gesunken waren, müssen sie von einem anderen Ort stammen. Eine neue Studie besagt, dass Wolfram und Platin in den Meteoriten aus der Kruste von Planetesimalen stammen, die den Mars getroffen haben, und nicht aus der ursprünglichen Kruste des Mars. Stattdessen dauerte die Form des Mars länger als gedacht, und während dieser Zeit schlugen Planetesimale auf den Mars ein und erzeugten die Kruste, die von den Meteoriten abgetastet wurde.
Die Studie trägt den Titel "Ein kompositorisch heterogener Marsmantel aufgrund später Akkretion". Die Hauptautorin ist Simone Marchi vom Southwest Research Institute (SwRI). Das Papier ist in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.
Wenn Planetesimale ihr Wolfram und Platin auf der Marsoberfläche abgelagert haben, bedeutet dies, dass diese Planetesimale später in ihrer Geschichte auf den Mars trafen, nachdem sich der Planet abgekühlt hatte und sich der Primärkern bereits gebildet hatte. Im weiteren Sinne bedeutet dies, dass die Entstehung des Mars länger dauerte als ursprünglich angenommen. Isotopenverhältnisse in den Meteoren aufgrund des radioaktiven Zerfalls in der Kruste bestätigen die Vorstellung, dass die Marsbildung mehr Zeit in Anspruch nahm.
Zuvor sahen die Beweise so aus, als hätte sich der Mars in etwa 2 bis 4 Millionen Jahren gebildet. Diese Schlussfolgerung basierte jedoch stark auf den Marsmeteoriten und ihrem Anteil an Wolframisotopen. Diese neue Studie legt nahe, dass die begrenzte Anzahl der für die Studie verfügbaren Meteoriten das Ergebnis verzerrte.
„Wir wussten, dass der Mars durch frühe, große Kollisionen Elemente wie Platin und Gold erhalten hat. Um diesen Prozess zu untersuchen, haben wir Aufprallsimulationen zur Hydrodynamik geglätteter Partikel durchgeführt “, sagte Dr. Simone Marchi von SwRI, Hauptautorin eines Science Advances-Papiers, in dem diese Ergebnisse erläutert wurden. „Basierend auf unserem Modell erzeugen frühe Kollisionen einen heterogenen, marmorkuchenartigen Marsmantel. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die vorherrschende Ansicht der Marsbildung durch die begrenzte Anzahl von Meteoriten, die für Studien zur Verfügung stehen, verzerrt sein könnte. “
Wolframisotopenverhältnisse in den Meteoriten haben zu dem Schluss geführt, dass sich der Mars in etwa 2 bis 4 Millionen Jahren gebildet hat. Kollisionen mit Planetesimalen mit ihren eigenen Krusten könnten jedoch das Gleichgewicht des Wolframverhältnisses in der Marskruste verändert haben, was darauf hindeuten würde, dass die Bildung des Mars bis zu 20 Millionen Jahre gedauert hat. Und das zeigt das Modell des Teams.
"Kollisionen von Projektilen, die groß genug sind, um ihre eigenen Kerne und Mäntel zu haben, könnten zu einer heterogenen Mischung dieser Materialien im frühen Marsmantel führen", sagte Co-Autor Dr. Robin Canup, stellvertretender Vizepräsident der SwRI-Abteilung für Weltraumwissenschaften und -technik. "Dies kann zu anderen Interpretationen des Zeitpunkts der Marsbildung führen als diejenigen, bei denen angenommen wird, dass alle Projektile klein und homogen sind."
Eines der Probleme mit den Marsmeteoriten ist, dass wir nicht genau wissen, woher sie auf dem Mars stammen, und wir wissen nicht, ob sie eine repräsentative Probe der gesamten Kruste sind oder ob sie nur von wenigen stammen Standorte. Mit nur etwa 200 ist es unwahrscheinlich, dass es sich um eine vielfältige Stichprobe handelt. Tatsächlich ist es wahrscheinlicher, dass alle Marsmeteoriten von relativ wenigen Einschlägen stammen.
Diese neue Studie zeigt, dass verschiedene Stellen auf der Marskruste unterschiedliche Materialkonzentrationen von verschiedenen großen Projektilen erhalten haben könnten. Das bringt unterschiedliche Konzentrationen eisenliebender Elemente mit sich.
Die Schwierigkeit, den Mars zu verstehen, beruht auf einem Mangel an Proben. Marsmeteoriten sind zwar überzeugend und wissenschaftlich interessant, aber keine repräsentative Stichprobe. Zukünftige Missionen zum Mars werden hoffentlich mehr Proben für Studien zurückgeben. Mit diesen Informationen können Wissenschaftler eine bessere Vorstellung davon bekommen, wie variabel eisenliebende Gesteine heutzutage in der Marskruste sind.
Dies wiederum wird uns helfen, die Entstehungsgeschichte des Planeten zu verstehen.
"Um den Mars vollständig zu verstehen, müssen wir die Rolle verstehen, die die frühesten und energischsten Kollisionen in seiner Entwicklung und Zusammensetzung gespielt haben", schloss Marchi.
Mehr:
- Pressemitteilung: SwRI-Modelle tippen länger auf MARS-Bildung
- Forschungsbericht: Ein kompositorisch heterogener Marsmantel aufgrund später Akkretion
- Space Magazine: Planet Mars, von Pol zu Pol
