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Vulkanismus auf dem Mars

Spur einer überraschend jungen Eruption

Bei der dunklen Fläche um eine Spalte des Cerberus-Fossae-Systems handelt es sich vermutlich um die Spur einer überraschend jungen Eruption. (Bild: CREDITNASA/JPL/MSSS/The Murray Lab)

Besitzt unser Nachbarplanet noch Reste seines einstigen Feuers? Dies lässt nun eine Entdeckung vermuten: Bei einer dunklen Ablagerung um eine Spalte in der Marsoberfläche könnte es sich um die Spur einer explosiven Eruption handeln, die sich erst in den letzten 53.000 bis 210.000 Jahren ereignet hat. In dem Gebiet hat die Sonde InSight zudem bereits zuvor seismische Aktivitäten im Untergrund festgestellt. Der Mars könnte somit noch immer vulkanisch aktiv sein, was auch die Möglichkeit von lebensfreundlichen Bedingungen im Untergrund erhöht, sagen die Wissenschaftler.

Unser Nachbarplanet war einst ausgesprochen „heißblütig“ – davon zeugen die Überreste von teils gigantischen Vulkankegeln und Gesteinsablagerungen auf seiner Oberfläche. Doch diese Spuren des Vulkanismus sind größtenteils uralt: Der meiste Vulkanismus auf dem Roten Planeten ereignete sich vor drei bis vier Milliarden Jahren – später brodelte es dann immer weniger. Man geht bisher davon aus, dass es noch bis vor etwa drei Millionen Jahren zu kleineren Ausbrüchen gekommen ist. Doch die aktuelle Studie verweist nun auf deutlich jüngere Aktivitäten: „Bei der Struktur in unserem Visier könnte es sich um die jüngste vulkanische Ablagerung handeln, die bisher auf dem Mars dokumentiert wurde“, sagt Erstautor David Horvath von der University of Arizona.

Eine dunkle Ablagerung im Visier

Horvath und seine Kollegen haben die Struktur auf Satellitenaufnahmen der Region Elysium Planitia im Bereich der Bruchzone der „Cerberus Fossae“ entdeckt. Es handelt sich um eine etwa 13 Kilometer breite, dunkle Ablagerung, die eine rund 30 Kilometer lange Spalte im Untergrund auffallend gleichmäßig umgibt. „Als wir diese Ablagerung zum ersten Mal bemerkten, wussten wir, dass es etwas Besonderes war“, sagt Senior-Autor Jeff Andrews-Hanna University of Arizona. „Die Ablagerung war anders als alles, was in der Region oder sogar auf dem gesamten Mars bisher entdeckt wurde“. Die Merkmale ließen vermuten, dass es sich um die Spur einer explosiven Eruption handeln könnte – einen Ausbruch von Material, das durch expandierende Gase angetrieben wird, ähnlich wie beim Öffnen einer geschüttelten Sprudel-Flasche.

„Diese Erscheinung überlagert die umgebenden Gesteinsformationen und scheint eine relativ frische und dünne Ablagerung von Asche und Gestein zu sein“, berichtet Horvath von den Untersuchungsergebnissen. Die Wissenschaftler nehmen deshalb an, dass sie durch eine pyroklastische Eruption verursacht wurde. Durch sogenannte stratigraphische Analysen der Oberflächenstrukturen in dem Bereich konnte die Wissenschaftler auch eingrenzen, wann die Ablagerung entstanden ist. Demnach ist sie möglicherweise nur zwischen 53.000 und 210.000 Jahre alt. „Wenn wir die geologische Geschichte des Mars auf einen einzigen Tag komprimieren würden, wäre dies in der allerletzten Sekunde geschehen“, so Horvath.

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Co-Autor Pranabendu Moitra vermutet, dass die Explosion entweder durch Gase ausgelöst wurde, die bereits im Marsmagma vorhanden waren, oder dass sie sich ereignete, als das Magma mit Permafrost im Untergrund des Mars in Kontakt kam. „Das Eis schmilzt zu Wasser, vermischt sich mit dem Magma und verdampft, was eine heftige Explosion des Gemisches verursacht“, sagt Moitra. Ein Auslöser des Prozesses könnten die Erschütterungen eines Einschlag gewesen sein: Denn die Spur des Vulkanausbruchs befindet sich nur rund zehn Kilometer von dem jungen Krater namens Zunil entfernt. „Wenn auch spekulativ, scheint es möglich, dass der Einschlag den Vulkanausbruch ausgelöst hat“, sagt Moitra.

In der Region rumpelt es im Untergrund

Noch interessanter ist eine weitere Besonderheit des Ortes im Bereich der Cerberus Fossae: Diese Region liegt im Fokus einer Entdeckung der Sonde InSight der NASA, die seit 2018 die seismische Aktivität auf dem Mars untersucht. InSight hat zwei Marsbeben detektiert, deren Epizentren in der Region um die Cerberus Fossae lokalisiert wurden. Es gab bereits Vermutungen, dass diese Beben auf die Bewegung von Magma im Untergrund zurückzuführen sein könnten. Dazu scheint die Lage der jungen Spur des Vulkanismus also zu passen. „Das geringe Alter dieser Ablagerung lässt vermuten, dass es noch vulkanische Aktivität auf dem Mars geben könnte, und es ist faszinierend, dass die Marsbeben, die von der InSight-Mission entdeckt wurden, aus den Cerberus Fossae stammen,“ sagt Horvath.

Wie er und seine Kollegen betonen, haben Erkenntnisse über den Vulkanismus auf dem Mars auch eine Bedeutung bei der Einschätzung der Frage, ob es mikrobielles Leben im Untergrund des Planeten geben könnte. „Das Zusammenspiel von aufsteigendem Magma und dem eisigen Substrat dieser Region könnte vor relativ kurzer Zeit günstige Bedingungen für mikrobielles Leben geschaffen haben und erhöht somit die Möglichkeit von existierendem Leben in dieser Region“, so Horvath.

Somit scheint klar: Die spannende Region und die vermutlich jüngsten Spur eines Vulkanausbruchs auf dem Mars werden nun auch weiterhin im Fokus der Wissenschaft stehen.

Quelle: University of Arizona, Fachartikel: ICARUS, doi: 10.1016/j.icarus.2021.114499

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