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Astronomie+Physik

Einstige Mars-Küsten im Blick

Als er vor vier Milliarden Jahren auf dem Mars entstanden war, könnte der Ozean im Norden so ausgesehen haben. (Credit: Robert Citron Bilder, UC Berkeley)

Der Mars war einmal rot und blau, sind Planetenforscher überzeugt. Zur Geschichte der Mars-Meere gibt es allerdings noch viele offene Fragen. Nun präsentieren Wissenschaftler ein neues Modell, das bisherige Ungereimtheiten erklären könnte – vor allem wie es zu den unterschiedlichen Höhenlagen potenzieller Spuren der einstigen Küsten gekommen ist. Demnach entstand das Meeresgebiet des Planeten früher und war flacher als bislang angenommen. Die parallele Entwicklung des gigantischen Vulkansystems Tharsis könnte sich dabei prägend ausgewirkt haben, sagen die Forscher.

Heute sind nur noch gefrorene Überbleibsel erkennbar, doch in seiner Jugend war der Mars von flüssigem Wasser geprägt, legen geologische Spuren auf seiner Oberfläche nahe. Im Laufe der Zeit entfleuchte der Wasserschatz dann allerdings ins Weltall beziehungsweise versickerte in den Untergrund des Planeten, heißt es. Darüber, wie viel Wasser es ursprünglich einmal gegeben haben könnte, gibt es allerdings unterschiedliche Ansichten.

Einigen Planetenforschern zufolge waren ausgedehnte Ebenen im Norden des Mars zeitweise von Wasser erfüllt, denn dort zeichnen sich noch heute Strukturen ab, die als Reste einstiger Küstenlinien interpretiert werden. Man vermutet, dass sich dieser Marsozean vor etwa 3,7 Milliarden gebildet hat, nachdem ein markantes Merkmal des Planeten entstanden war: die sogenannte Tharis-Region. Dieses 5000 Kilometer breite vulkanische Gebiet erhebt sich im Bereich des Äquators und umfasst die Überreste von Schildvulkanen, die zu den größten in unserem Sonnensystem gehören.

Scheinbare Ungereimtheiten

Die Theorie von dem einstigen großen Meeresgebiet im Norden weist allerdings zwei kritische Aspekte auf. Schätzungen seiner Größe scheinen nicht zu Annahmen zu passen, wie viel Wasser es einst auf dem Mars gegeben haben könnte. Was heute noch in den polaren Eiskappen steckt, reicht für einen ganzen Ozean nicht aus und auch nicht Schätzungen dazu, was heute als Permafrost unter der Oberfläche stecken könnte beziehungsweise wie viel Wasser einst in den Weltraum entfleucht ist. Mit anderen Worten: Es scheint unklar, wohin das angebliche Ozeanwasser verschwunden sein sollte.

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Der zweite kritische Punkt betrifft die vermuteten Spuren der Küstenlinien. Sie erscheinen sehr unregelmäßig – ihre Höhenlagen variieren um bis zu einen Kilometer. Dies lässt fragwürdig erscheinen, ob es sich wirklich um Überbleibsel einer einstigen Meeresküste handelt. Das neue Modell der Forscher um Michael Manga von der University of California in Berkeley liefert nun Erklärungsmöglichkeiten für diese beiden kritischen Aspekte im Zusammenhang mit der vermuteten Existenz einer einstigen Meeresregion im Norden.

Das neue Modell besagt, dass sich der Ozean erstmals vor oder gleichzeitig mit der Tharsis-Region gebildet hat und zwar schon vor etwa vier Milliarden Jahren anstatt erst nach deren Entstehung vor 3,7 Milliarden Jahren. Weil Tharsis zu dieser Zeit noch klein war, veränderte das Vulkangebiet die Landschaftsformen des Planeten nicht so sehr wie später. Das gilt besonders für die Ebenen, die den größten Teil der nördlichen Hemisphäre bedecken und den vermuteten einstigen Meeresboden bildeten, erklären die Forscher. Bevor sich die Oberfläche durch die Bildung des Vulkansystems veränderte, war die Region flacher und damit das vermutete Meeresgebiet weiniger tief. Es hätte dadurch nur etwa die Hälfte des Wassers früherer Schätzungen enthalten, sagen die Forscher.

Spuren der Küstenlinien wurden deformiert

Den Forschern zufolge kann der Zusammenhang mit dem Vulkanismus auch die seltsamen Höhenunterschiede der einstigen Küstenlinien erklären: Wenn das Meer während der Bildungsphase von Tharsis schon vorhanden war, könnte das wachsende Vulkangebiet das Land und damit die Spuren der einstigen Küstenlinien im Laufe der Zeit deformiert haben, was zu den unregelmäßigen Höhen der heute sichtbaren Strukturen geführt hat.

„Man nahm bisher an, dass sich die Tharsis-Region schnell und früh gebildet hat, anstatt allmählich, und dass die Ozeane später kamen“, sagt Manga. „Wir sagen nun hingegen, dass die Bildung des Meeresgebiets früher stattgefunden hat und die Lavaausbrüche begleitete, die Tharsis hervorgebracht haben.“ Es ist dem Wissenschaftler zufolge wahrscheinlich, dass bei der Bildung von Tharsis Gase in die Atmosphäre gelangten, die eine globale Erwärmung erzeugten, die wiederum eine Bildung flüssigen Wassers begünstigte. Außerdem könnten die vulkanischen Prozesse Kanäle im Untergrund gebildet haben, die Wasser an die Oberfläche brachten.

Bisher können die Forscher ihre Vermutungen zwar noch nicht beweisen. Sie hoffen aber, dass bald genauere Datierungen von Tharsis und der potenziellen Küstenlinien ihre These bestätigen. Neue Informationen versprechen sie sich dabei von der InSight-Mission der NASA, deren Start im Mai dieses Jahres geplant ist. Im Rahmen der Mission soll eine Sonde auf der Marsoberfläche landen, deren Messungen Einblicke in die frühgeologische Entwicklung des Planeten ermöglichen könnten.

Quellen: University of California – Berkeley, Nature, 10.1038/nature26144

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