Die Schwerkraftkarte des Mars, die die variable Massenverteilung im Inneren des Planeten zeigt. Die Tharsis-Region befindet sich genau rechts von der Mitte, mit den drei Vulkanen Ascraeus, Arsia und Pavonis Mons in einer diagonalen Linie und Olympus Mons zu ihrer Linken. Die schwarzen Kreise sind Einschlagskrater mit einer Größe von mehr als 100 Kilometern (62 Meilen). Die Tharsis-Ausbuchtung weist ein hohes Schwerkraftsignal (in rot) auf; um sie herum befindet sich ein niedriges Schwerkraftsignal (in blau) einer darunter liegenden Magmafahne (Bildnachweis: Root et al.)
Eine riesige Magmawolke mit einem Durchmesser von mehr als tausend Meilen steigt langsam, aber stetig unter der vulkanischen Region Tharsis des Mars auf und könnte eines Tages einen gewaltigen Ausbruch des höchsten Berges des Sonnensystems, des Olympus Mons, auslösen.
Mit einer Höhe von 21,9 Kilometern (13,6 Meilen) ragt der Olympus Mons so hoch in den Marshimmel, dass seine Caldera aus der Marsatmosphäre in den Weltraum ragt. Neben Olympus Mons gibt es noch drei weitere große Vulkane in der Tharsis-Region: Ascraeus Mons, Arsia Mons und Pavonis Mons. Alle diese Vulkane sind seit Millionen von Jahren inaktiv, aber das könnte sich nun ändern, wie neue Forschungsergebnisse zeigen.
„Im Inneren des Mars könnten immer noch aktive Bewegungen stattfinden, die sich auf die Oberfläche auswirken und möglicherweise neue vulkanische Merkmale hervorbringen“, sagte Bart Root, Assistenzprofessor an der Technischen Universität Delft in den Niederlanden, in einer Erklärung. Root stellte die Entdeckung seines Teams letzte Woche auf dem Europlanet Science Congress in Berlin vor.
Die vier Vulkane befinden sich auf der Tharsis-Ausbuchtung, einer gigantischen Ausbuchtung auf der Seite des Mars, die einen Durchmesser von 5.000 km und eine Höhe von 7 km über der Umgebung hat, die Höhe der Vulkane auf der Ausbuchtung nicht mitgerechnet.
Durch die sorgfältige Untersuchung winziger Schwankungen in den Umlaufbahnen mehrerer Satelliten um den Mars – wie Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter und ExoMars Trace Gas Orbiter – konnten Root und seine Kollegen das Gravitationsfeld des Roten Planeten kartieren. Sie fanden Regionen, in denen die Schwerkraft stärker war, und Regionen, in denen sie schwächer war.
In Kombination mit seismischen Messungen der Dicke und Flexibilität der Kruste, des Mantels und des tiefen Inneren des Planeten, die von der NASA-Mission Mars InSight durchgeführt wurden, zeigen die neuen Ergebnisse die Komplexität der Massenverteilung auf dem Mars. Das Innere des Mars ist nicht wie eine Zwiebel in saubere Schichten unterteilt, sondern ist klumpiger und weist verschiedene Dichteanomalien auf.
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Roots Team fand heraus, dass sich unter Tharsis eine riesige Region mit schwächerer Schwerkraft befindet, die durch eine 1.100 Meilen (1.750 km) breite Region mit geringerer Dichte in einer Tiefe von 1.100 km (680 Meilen) verursacht wird. Sie interpretierten dies als eine riesige Magmawolke, die sich langsam aus dem Inneren des Planeten nach oben arbeitet, um vielleicht eines Tages die Tharsis-Vulkane wieder anzutreiben.
Diese Mantelwolke ist jedoch nicht die einzige Merkwürdigkeit, die das Team von Root auf der Schwerkraftkarte entdeckt hat. Sie entdeckten auch mehr als 20 mysteriöse unterirdische Strukturen unterschiedlicher Größe – darunter eine, die einem Hund ähnelt – unter der nördlichen Hemisphäre des Mars, wo einst ein alter Ozean das Tiefland füllte. Im Gegensatz zum Mantelplume unter Tharsis sind diese nördlichen Strukturen dichter als ihre Umgebung und üben eine starke Anziehungskraft aus. Diese Strukturen sind von der Marsoberfläche aus nicht sichtbar; sie liegen tief unter den Sedimenten begraben, die der Ozean abgelagert hat.
„Diese dichten Strukturen könnten vulkanischen Ursprungs sein oder aus kompaktem Material bestehen, das durch frühere Einschläge entstanden ist“, so Root. „An der Oberfläche scheint es keine Spuren von ihnen zu geben. Die Schwerkraftdaten geben uns jedoch einen verlockenden Einblick in die ältere Geschichte der nördlichen Hemisphäre des Mars.“
Unter den zahlreichen Schwerkraftanomalien auf der Nordhalbkugel befindet sich eine, die ein wenig wie ein Hund aussieht (rechts). (Bildnachweis: Root et al.)
Um mehr über diese mysteriösen Merkmale zu erfahren, wäre eine neue Mission erforderlich. Root gehört zu einem Team, das die Martian Quantum Gravity (MaQuls) Mission vorschlägt, die das Schwerefeld des Mars aus der Umlaufbahn im Detail kartieren soll.
„Beobachtungen mit MaQuls würden es uns ermöglichen, den Untergrund des Mars besser zu erforschen“, sagte Lisa Wörner, eine Forscherin am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, in der Erklärung. „Dies würde uns helfen, mehr über diese geheimnisvollen verborgenen Merkmale herauszufinden und die laufende Mantelkonvektion zu untersuchen sowie dynamische Oberflächenprozesse wie atmosphärische jahreszeitliche Veränderungen und den Nachweis von Grundwasserreservoirs zu verstehen.“
