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Mars: Spuren von Schlammvulkanismus?

Sind das die Überbleibsel von Lavaströmen oder könnten auch zähflüssige Marsstaub-Wasser-Gemische einige Strukturen auf der Marsoberfläche geschaffen haben? Eine experimentelle Studie zeigt nun, dass sich Schlamm bei Marsbedingungen ähnlich wie Lava auf der Erde verhält. Somit könnten spezielle Gesteinsformationen der Marsoberfläche auch auf einstigen Schlammvulkanismus zurückzuführen sein, sagen die Wissenschaftler.

Heute passiert nicht mehr viel auf unserem Nachbarplaneten, doch einst hatte auch der Mars aktive Vulkane, ein mildes Klima und Wasser floss auf seiner Oberfläche – dies gilt mittlerweile als gesichert. Vom Vulkanismus zeugen Vulkankegel und Spuren von lavabedeckten Flächen auf der Marsoberfläche. Auf das Vorhandensein von Wasser deuten hingegen unter anderem die versteinerten Überreste weitläufiger Flusssysteme hin. Manche werden als Folgen von massiven Überschwemmungsereignissen interpretiert, die sich in der Frühgeschichte des Mars ereignet haben.

Fragwürdige Formationen im Visier

Im Bereich einiger dieser alten Fließstrukturen gibt es wiederum Formationen, die bisher meist als Überreste erkalteter Lavaströme interpretiert wurden. Denn ihre Merkmale ähneln vulkanischen Gesteinsformationen auf der Erde. Doch wie das internationale Forschungsteam unter der Leitung der Tschechischen Akademie der Wissenschaften in Prag berichtet, gibt es auch andere Vermutungen: Es könnte sich um Spuren von Schlammvulkanismus handeln. Die mögliche Erklärung: Es ist denkbar, dass die einstigen Wassermassen nach dem Versickern im Untergrund mit feinem Marsmaterial Schlamm gebildet haben. Dieser könnte anschließend zu Schlammvulkanismus geführt haben, wie er von der Erde bekannt ist.

Durch Erwärmung oder andere Prozesse im Untergrund gerät dabei Schlamm unter Druck und quillt aus dem Boden. Das Material kann anschließend vulkanartige Strukturen bilden oder sich flächig ausbreiten. Die Resultate sehen zwar anders aus als die Strukturen auf dem Mars, doch möglicherweise liegt das an den unterschiedlichen Bedingungen. „Wir sehen auf den Bildern der Raumsonden viele Strukturen auf dem Mars, die jedoch noch von keinem Sondenfahrzeug auf der Oberfläche besucht wurden. Somit besteht Unklarheit darüber, ob es sich um einstige Lava- oder Schlammströme handelt“, sagt Co-Autor Lionel Wilson von der Lancaster University.

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Schlamm kann wie Lava fließen

Um die Prozesse bei der Freisetzung von Schlamm auf dem Mars zu simulieren, führten er und seine Kollegen Experimente in einer Vakuumkammer und bei niedrigen Temperaturen durch: Sie ließen Wasser-Staub-Gemische bei niedrigem Druck und minus 20 Grad Celsius fließen. Zum Vergleich führten die Forscher ihre Experimente auch unter irdischen Bedingungen durch. Dabei zeigte sich, dass sich Schlamm auf unserem Planeten selbst bei eisigen Temperaturen eher flächig und unstrukturiert ausbreitet. Doch unter den Marsbedingungen ergab sich ein anderes Bild, berichten die Forscher: Fließender Schlamm verhält sich demnach bei niedrigem Druck und Kälte ähnlich wie dünnflüssige Lavaströme auf der Erde, die Pahoehoe genannt werden. Diese unter anderem auf Hawaii auftretenden Flussstrukturen bringen charakteristische Ausbuchtungen hervor, die mit Erkaltungsprozessen der Gesteinsschmelze verknüpft sind.

Ganz ähnlich verhält sich Schlamm unter Marsbedingungen: Die äußere Oberfläche des Schlamms gefriert bei Marsbedingungen sehr schnell, erklären die Wissenschaftler. Dies liegt nicht nur an den niedrigen Temperaturen. Denn durch den geringen Druck verdampft die Flüssigkeit an der Oberfläche intensiv und führt dadurch zu einer starken Abkühlung des Materials, erklären die Wissenschaftler. Dadurch erstarrt die Oberfläche des Schlammstroms rasch, während der innere Kern flüssig bleibt. Diese Flüssigkeit kann die gefrorene Kruste anschließend sprengen und neue Fließlappen bilden, die wiederum gefrieren und erneut aufbrechen. Durch diesen Prozess entstehen die Schlammfluss-Strukturen, die denen von Lavaströmen ähneln, resümieren die Forscher.

„Die Ergebnisse legen somit nahe, dass Schlammvulkanismus die Bildung einiger der lavaähnlichen Flussmorphologien auf dem Mars erklären kann“, sagt Petr Brož von der Tschechischen Akademie der Wissenschaften in Prag. Ihm und seinen Kollegen zufolge erscheint deshalb nun eine erneute Begutachtung einiger geologischer Strukturen der Marsoberfläche sinnvoll, die zuvor als durch Lava verursacht interpretiert wurden. Die Ergebnisse könnten allerdings auch Hinweise liefern, die nicht nur bei der Erforschung des Mars hilfreich sind. Ins Visier rückt vor allem der Zwergplanet Ceres, sagen die Wissenschaftler. Man vermutet, dass dieser Himmelskörper im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter unter seiner eisigen Kruste einen schlammigen Wasserozean besitzt. „Es scheint deshalb möglich, dass auch auf Ceres Schlammvulkanismus auftreten könnte“, sagt Brož.

Quelle: Lancaster University, Fachartikel: Nature Geoscience, doi: 10.1038/s41561-020-0577-2

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