(Links) Mars, der Rote Planet (Rechts) die Eridania in der südlichen Hemisphäre des Planeten, der Ort früher vulkanischer Aktivität (Bildnachweis: NASA/JPL/USGS)
Der frühe Mars war möglicherweise tektonisch und vulkanisch aktiver als bisher angenommen. Beweise für tektonische Aktivitäten vor rund 4 Milliarden Jahren lieferten 63 neue Beispiele verschiedener Vulkane, die in einer merkwürdigen Region des Mars gefunden wurden, die sich durch seltsame Eigenschaften vom übrigen Marshochland unterscheidet.
Ein Team von Planetenforschern fand heraus, dass die Landschaft der Marsregion Eridania auf der Südhalbkugel des Planeten offenbar durch Veränderungen innerhalb der Marskruste geformt wurde und nicht durch Kräfte, die von oben oder unten kamen. Die Entdeckung könnte einen Einfluss auf die Suche nach Anzeichen von altem Leben auf dem Roten Planeten haben, die derzeit von den NASA-Rovern Curiosity und Perseverance durchgeführt wird.
„Die großen Becken in dieser Region beherbergten einst ein Seensystem, das als Paläosee von Eridania bekannt ist und das an seiner größten Ausdehnung bis zu einer Meile tief war“, sagte Aster Cowart, Teammitglied und Planetengeologe am Planetary Science Institute, gegenüber kosmischeweiten.de. „Langlebige vulkanische Quellen in der Nähe von reichlich Wasser könnten hydrothermale Systeme angeheizt haben, die Leben hervorgebracht haben könnten.
„Zumindest geben uns diese Erkenntnisse eine größere Anzahl von Orten, an denen wir nach Beweisen für Leben suchen können.“
Anders als auf der Erde gibt es auf dem heutigen Mars wenig bis gar keine vulkanischen oder tektonischen Aktivitäten. Da außerdem etwa die Hälfte der Oberfläche des Roten Planeten älter als 3,5 Milliarden Jahre zu sein scheint, deutet dies darauf hin, dass die Kruste auf dem Mars nicht in großem Umfang recycelt worden ist.
Auf der Erde wird das Krustenrecycling durch die Plattentektonik angetrieben, wenn eine tektonische Platte unter eine andere rutscht, wodurch Oberflächenmaterial in den Erdmantel zwischen der Erdkruste und dem geschmolzenen Erdkern recycelt wird.
Das Team, das hinter dieser neuen Forschungsarbeit steht, untersuchte die Morphologie und Mineralogie der Marsregion Eridania in der südlichen Hemisphäre anhand von Daten von Raumsonden rund um den Roten Planeten, darunter der Mars Global Surveyor, Mars Odyssey und der Mars Reconnaissance Orbiter.
„Verschiedene Eigenschaften der Eridania-Region haben seit einiger Zeit besondere Aufmerksamkeit auf sich gezogen“, fügte Cowart hinzu. „Die Gammastrahlen-Spektroskopie zeigt, dass es sich um eine Region der Kruste mit einer besonders ausgeprägten Zusammensetzung handelt, die Schwerkraftdaten haben gezeigt, dass sie im Allgemeinen weniger dicht und dicker als der Rest der Marskruste ist, und die magnetischen Daten zeigen, dass es sich um eine stark magnetisierte Kruste handelt.“
Sie identifizierten 63 Beispiele für bisher unentdeckten Vulkanismus in vier verschiedenen Vulkantypen: Vulkankuppeln, Stratovulkane, pyroklastische Schilde und Caldera-Komplexe.
Das Eridania-Becken im Süden des Mars soll vor etwa 3,7 Milliarden Jahren ein Meer beherbergt haben, wobei die Ablagerungen auf dem Meeresboden wahrscheinlich durch hydrothermale Aktivitäten unter Wasser entstanden sind. Diese Grafik zeigt die geschätzten Wassertiefen in diesem alten Meer. (Bildnachweis: NASA)
Das Team vermutet, dass allein in der Region Eridania Hunderte von anderen Beispielen vulkanischer Aktivität zu finden sind, die von extremen geologischen Ereignissen auf dem Mars vor etwa 3,5 Milliarden Jahren übrig geblieben sind. Sie glauben auch, dass sich die vulkanische Vielfalt, die in dieser Region zu beobachten ist, auch in anderen Regionen der Marsoberfläche wiederholen könnte.
Tektonische Aktivität gab dem frühen Mars Auftrieb
Die Art der geologischen Aktivität, die durch diese Beobachtungen auf dem Mars sichtbar wird, ist die vertikale Tektonik, bei der sich das Land nach oben verschiebt, was zu Hebungen und Senkungen führt. Dies war ein Vorläufer der vollständigen Plattentektonik, die wir heute auf der Erde beobachten.
Cowart sagte, dass die Veränderungen in der Erdkruste, die hinter diesen neu entdeckten vulkanischen Merkmalen stehen, analog zu einem Schritt sind, den die Erde auf ihrem eigenen evolutionären Weg zur Plattentektonik vor mehr als 2,5 Milliarden Jahren gemacht hat.
„Vor der Entwicklung der Plattentektonik war es schwierig, die Kruste wieder in den Erdmantel zurückzuführen, weil die Zusammensetzung der Kruste einheitlicher war, die Kruste starrer war und im Verhältnis zum Erdmantel Auftrieb hatte“, so Cowart weiter. „Durch die langsame Einlagerung von Wasser in die tieferen Schichten der Kruste kam es jedoch zu Mineralumwandlungen, die die tiefe Kruste dichter machten.
Cowart erklärte, dass die untere Erdkruste, sobald sie diese Mineralumwandlungen durchlaufen hatte, nach unten in den Erdmantel abzusacken begann, ein Prozess, der als „Sagduktion“ bezeichnet wird. Dadurch wurden wasserreiche Mineralien, die sich nahe der Erdoberfläche gebildet hatten, tiefer in die Erdkruste gedrückt, wo sie zur Bildung von schwimmfähigen Magmen beitrugen. Der Auftrieb dieser Magmen bewirkte, dass andere Regionen der Kruste nach oben stiegen.
Dies führte zu einer Landschaft, die von großen Becken an Stellen, an denen die Kruste absackte, von Gebirgsketten, an denen sich die Kruste nach oben erhob, und von vulkanischem Gestein mit einer kieselsäurereicheren Zusammensetzung als Gestein aus dem Erdmantel geprägt war.
„Das ist genau das, was wir in der Region Eridania sehen“, sagte Cowart. „Es ist wirklich aufregend, eine Landschaft zu sehen, die so stark durch tektonische Prozesse vor der Plattenbildung geformt wurde. Vieles von dem, was wir über diese Prozesse auf der Erde wissen, ist entweder aus stark erodiertem altem Gestein zusammengesetzt, das in gewissem Maße durch spätere plattentektonische Aktivitäten überprägt wurde, oder aus dem, was in modernen Umgebungen vorkommt und von der plattentektonischen Dynamik beeinflusst wird.“
Diese neu entdeckte Geologie des Mars könnte nicht nur die Möglichkeit bieten, eine Periode der Erdvergangenheit zu studieren, die in den geologischen Aufzeichnungen unseres Planeten nicht zugänglich ist, sondern sie könnte auch dazu beitragen, die Entstehung von Leben auf unserem Planeten zu bestimmen.
Das liegt daran, dass die Prozesse, die diesen Merkmalen zugrunde liegen, den Szenarien über die Entstehung des Lebens sehr nahe kommen könnten, bei denen Lebewesen in der Nähe von porösen hydrothermalen Schloten entstehen, also an Orten, an denen erhitztes, mineralhaltiges Meerwasser aus Rissen in der Ozeankruste austritt.
„Es ist einfach erstaunlich, wenn man sich das Ausmaß der Aktivitäten in dieser Region vorstellt. Der Mars neigt dazu, alles im großen Stil zu tun, und es ist erstaunlich, eine Landschaft von der Größe Europas oder Arabiens zu sehen, die durch eine Reihe miteinander verbundener tektonischer Prozesse in dieser Detailfülle geformt wurde“, so Cowart abschließend. „Eine Marslandschaft zu sehen, die durch diese Prozesse geformt und in Stase gehalten wurde, bietet uns eine großartige Gelegenheit, die Entwicklung planetarischer Landschaften genauer zu untersuchen.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am Montag (12. Februar) in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
