Der obere Mars-Untergrund ist unerwartet trocken

Die seismische Sonde der NASA-Mission „InSight“ auf dem Mars. Copyright: NASA/JPL-Caltech
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Die seismische Sonde der NASA-Mission „InSight“ auf dem Mars. Copyright: NASA/JPL-Caltech

Die seismische Sonde der NASA-Mission „InSight“ auf dem Mars.
Copyright: NASA/JPL-Caltech

San Diego (USA) – Eine neue Analyse seismischer Daten der NASA-Mars-Mission „InSight“ hat offenbart eine Überraschung: Die obersten 300 Meter des Untergrunds unter der Landestelle der Sonde in der Nähe des Marsäquators enthalten wenig oder gar kein Eis. Die Erkenntnis stellt einige der bisherigen Vorstellung darüber in Frage, wo die Gewässer des einst nassen, Seen Flüsse und Ozeane besitzenden Mars geblieben sind.

„Wir stellen fest, dass die Kruste des Mars schwach und porös ist. Die Sedimente sind nicht gut zementiert. Und es gibt kein Eis oder nicht viel Eis, das diese Porenräume füllt“, erklärt der Geophysiker Vashan Wright von der Scripps Institution of Oceanography an der University of California San Diego.

Gemeinsam mit drei Co-Autoren veröffentlichte Wright die neue Analyse der InSight-Daten jüngst im Fachjournal „Geophysical Research Letters“ (DOI: 10.1029/2022GL099250). „Unsere Ergebnisse schließen zwar nicht aus, dass es Eiskörner oder kleine Eiskugeln geben könnte, die andere Mineralien nicht zusammenzementieren“, sagte Wright. „Die Frage ist aber, wie wahrscheinlich es ist, dass Eis in dieser Form vorhanden ist?“

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Eine weitere überraschende Entdeckung widerspricht einer führenden Idee darüber, was mit dem einstigen Wasser auf dem Mars passiert ist. Allgemein akzeptiert ist die Vorstellung, dass der rote Planet schon früh in seiner Geschichte Ozeane aus Wasser beherbergt hatte. Viele Experten vermuteten, dass ein Großteil des Wassers Teil jener Mineralien wurde, aus denen unterirdischer natürlicher Zement besteht. „Wenn Sie Wasser mit Gestein in Kontakt bringen, produzieren Sie einen brandneuen Satz von Mineralien, wie etwa Ton, sodass das Wasser keine mehr Flüssigkeit ist, sondern Teil der Mineralstruktur“, erläutert Mitautor Michael Manga von der University of California Berkeley. „Es gibt etwas Zement, aber die Felsen sind nicht voller Zement.“ Wasser könne auch in Mineralien eindringen, die nicht als Zement wirken. „Aber der unzementierte Untergrund beseitigt eine Möglichkeit, Aufzeichnungen über das Leben oder die biologische Aktivität zu erhalten“, so Wright.

Hintergrund
Natürliche Zemente halten von Natur aus Gesteine ​​und Sedimente zusammen und schützen sie vor zerstörerischer Erosion. Das Fehlen von zementierten Sedimenten deutet auf eine Wasserknappheit in den obersten 300 Metern unter dem Landeplatz von InSight in der Nähe des Mars-Äquators hin. Die unter dem Gefrierpunkt liegende Durchschnittstemperatur am Marsäquator bedeutet, dass die Bedingungen aber kalt genug wären, um Wasser zu gefrieren, wenn es dort wäre. Viele Planetenwissenschaftler, einschließlich Manga, haben lange vermutet, dass der Untergrund des Mars voller Eis sein müsste. Dieser Verdacht habe sich nun zerstreut.

Dennoch bleiben an den Polen des Mars gewaltige Eisschilde und gefrorenes Grundeis zurück. „Als Wissenschaftler sind wir jetzt mit den besten Daten und den besten Beobachtungen konfrontiert. unsere Modelle sagten voraus, dass es in diesem Breitengrad immer noch gefrorenen Boden mit Grundwasserleitern darunter geben sollte“, sagte Manga, Professor und Vorsitzender für Erd- und Planetenwissenschaften an der UC Berkeley.

Hintergrund
Die InSight-Sonde landete 2018 auf Elysium Planitia, einer flachen, glatten Ebene nahe dem Marsäquator. Zu seinen Instrumenten gehörte ein Seismometer, das die durch Marsbeben und einstürzende Meteoriten verursachten Vibrationen misst (…GreWi berichtete). Wissenschaftler können diese Informationen mit einer riesigen Menge an Wissen über die Oberfläche verknüpfen, darunter Bilder von Marslandformen und Temperaturdaten. Die Oberflächendaten deuteten darauf hin, dass der Untergrund aus Sedimentgestein und Lavaströmen bestehen könnte. Dennoch musste das Team Unsicherheiten über Untergrundeigenschaften wie Porosität und Mineralgehalt berücksichtigen. Seismische Wellen von Marsbeben liefern Hinweise auf die Natur der Materialien, durch die sie wandern. Mögliche zementierende Mineralien wie Calcit, Ton, Kaolinit und Gips beeinflussen seismische Geschwindigkeiten. Wrights Team bei Scripps Oceanography wendete Computermodelle der Gesteinsphysik an, um die aus den InSight-Daten abgeleiteten Geschwindigkeiten zu interpretieren. „Wir haben unsere Modelle jeweils 10.000 Mal durchlaufen lassen, um die Unsicherheiten in unsere Antworten einzubeziehen“, sagte Co-Autor Richard Kilburn, ein Doktorand, der im Scripps Tectonorockphysics Lab unter der Leitung von Wright arbeitet. Simulationen, die einen Untergrund zeigen, der hauptsächlich aus unzementiertem Material besteht, passen am besten zu den Daten.

Wissenschaftler wollen den Untergrund untersuchen, denn wenn Leben auf dem Mars existiert, wäre es vermutlich dort. An der Oberfläche gibt es kein flüssiges Wasser, und das Leben unter der Oberfläche wäre vor Strahlung geschützt. Nach einer Probenrückführungsmission ist das Mars Life Explorer-Missionskonzept eine NASA-Priorität für das nächste Jahrzehnt. Ziel ist es, zwei Meter tief in die Marskruste in hohen Breiten zu bohren, um dort, wo Eis, Gestein und die Atmosphäre zusammentreffen, nach Leben zu suchen.

Bereits in Erwägung gezogen wird die vorgeschlagene internationale robotische „Mars Ice Mapper Mission“, die helfen soll, potenzielle wissenschaftliche Ziele für die ersten bemannten Missionen zum Mars zu identifizieren.




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Recherchequelle: University of California – San Diego

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