Mars, Foto über Pixabay
Vor ungefähr 3, 5 Milliarden Jahren begann sich der Mars von einem feuchteren, wärmeren Klima auf einen trockenen und kalten Planeten zu verlagern, den wir heute sehen. Diese Periode des geologischen Wandels, bekannt als das hesperianische Zeitalter, war eine turbulente Zeit. Der rote Planet erlebte weit verbreitete Vulkanausbrüche und katastrophale Überschwemmungen, als geschmolzenes Eis in breite Krater stürzte und Seen bildete. Diese Naturkatastrophen schnitzten ein Netz von Becken in die Oberfläche, so genannte Abflusskanäle, und erodierten das Gelände und gestalteten die Landschaft des Planeten neu. Das genaue Ende dieser geologischen Periode in der Geschichte des Mars ist nicht bekannt, doch die Wissenschaftler gehen von einer groben Schätzung vor 3 Milliarden Jahren aus.
Später wurden viele dieser Abflusskanäle mit Lava bedeckt, was Beweise für die geologische Geschichte des Mars begrub. Jetzt zeigt eine neue Karte des Untergrunds des Planeten zum ersten Mal, wie einer dieser vergrabenen Kanäle in drei Dimensionen aussieht. Die Ergebnisse, die heute in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurden, rekonstruieren die Marte Vallis, den größten der jüngsten Kanäle auf dem Mars. Marte Vallis liegt in der Region Elysium Planitia, einer Ebene entlang des Äquators und der jüngsten Vulkanregion der Erde .
So erstellen Sie die 3D-Karte: Die Forscher verwendeten Daten von Shallow Radar, einem Gerät, das unter der Marskruste nach flüssigem oder gefrorenem Wasser sucht. Die als SHARAD bekannte Technologie befindet sich an Bord des NASA-Raumfahrzeugs Mars Reconnaissance Orbiter, das derzeit den Planeten umkreist, um sein Klima zu untersuchen. Das orbitale Radar von SHARAD funktioniert ähnlich wie medizinische Bildscans. Es sendet Signale an die Oberfläche, von denen einige automatisch zum Raumschiff zurückprallen. Die Signale, die nicht leicht zurückprallen, können die Marskruste durchdringen und vergrabene Strukturen registrieren, bevor sie zum Gerät zurückkehren. Die Daten werden in zweidimensionalen Querschnitten angezeigt, die dann zusammengesetzt werden, um die 3D-Darstellung zu erstellen. Auf diese Weise wurde eine tief gerillte Reihe von Kanälen freigelegt.
3D-Visualisierung der vergrabenen Marte Vallis-Kanäle unter der Marsoberfläche. Bild über die Smithsonian Institution / NASA / JPL-Caltech / Sapienza Universität Rom / MOLA Team / USGS
Das Kanalsystem, das zwischen 10 Millionen und einer halben Milliarde Jahre alt ist, erstreckt sich über eine Breite von 100 Kilometern und eine Länge von über 1000 Kilometern. Nach dem, was man von der Oberfläche von Marte Vallis sieht, sind die Kanäle in ihrer Struktur den älteren Kanalsystemen ähnlich, die auf die Hesperianer zurückgehen Aber die Lava, die viele ihrer Merkmale verdeckt hatte, erschwerte es den Forschern, genaue Schätzungen über ihre Tiefe vorzunehmen.
Die neuen Daten zeigen, dass das Ausmaß der Erosion für Marte Vallis tatsächlich unterschätzt wurde: Der 25 Meilen breite Hauptkanal ist mindestens doppelt so tief wie in früheren Schätzungen angegeben. Die Karte zeigt mehrere hochgelegene Kanäle, die in den tieferen und breiteren Hauptkanal münden. Diese Kanäle lagen einst entlang einer Reihe von vier Inseln, die in tropfenförmige Hügel überflutet wurden.
Die Forscher stellten fest, dass die Geometrie der Merkmale denen der ältesten Kanäle des Planeten ähnelt, die von Lava weniger verdeckt werden, wodurch sie leichter untersucht werden können. Dies lässt auch vermuten, dass die Marte Vallis vollständig von Wasser geschnitzt worden sein könnte, sagt Gareth Morgan, leitender Studienautor, Geologe am Center for Earth and Planetary Studies des National Air and Space Museum. Tatsächlich akzeptieren die meisten Marsforscher, dass Abflusskanäle auf dem Mars von Wasser geschnitten wurden. Lava schnitzt auch Tunnel durch thermische Erosion, die das Gelände aufheizt, aber Morgan sagt, dass dieser Prozess für das Ausmaß der Erosion an den Marte Valle-Kanälen nicht plausibel ist. Die Geschwindigkeit des rauschenden Wassers ist bei Erosion auch effizienter als der Lavastrom, der sich auf Felsen festsetzen kann, sagt Morgan. Darüber hinaus erzeugt Lava Tunnel, die nicht so breit sind - normalerweise nur einige Kilometer breit -, sodass eingestürzte Tunnel nicht für die große Größe der Kanäle verantwortlich sind.
Mithilfe der Karte konnten die Forscher auch die Quelle des Hochwassers lokalisieren: einen jetzt vergrabenen Teil der Cerberus Fossae-Fraktur, eine Reihe von Rissen auf der Oberfläche des Planeten. Die Forscher stellten fest, dass Wasser aus einem Reservoir tief unter der Marsoberfläche durch nahegelegene tektonische oder vulkanische Aktivität freigesetzt wurde und es schnell funktionierte, um die Kanäle zu bilden. Diese Kanäle wären eine kurzlebige Angelegenheit gewesen “, sagt Morgan. „Der Bruch hätte dieses Grundwasser mit der Oberfläche verbunden. Nach einer kurzen Dauer von Wochen oder Monaten wäre die Quelle erschöpft. “
Aber warum befand sich Wasser in diesem Reservoir zu einer Zeit, als der Rest des Mars vermutlich trocken war? Die Autoren glauben, dass sich während der Hesperia Wasser in Grundwasserleitern unter der Oberfläche angesammelt haben könnte. Dieses Wasser hätte hypothetisch lange nach dem Ende der Hesperia in flüssiger Form stabil bleiben können. Morgan ist der Ansicht, dass die 3D-Karte mehr Beweise liefern könnte, um diese Hypothese zu stützen, und zeigt, dass der Mars in der jüngeren - im Gegensatz zur weit zurückliegenden - Vergangenheit ein nasser Ort war.
Mehr als 20 ähnliche Abflusskanäle sind auf der Oberfläche des Planeten verteilt und erstrecken sich über Hunderte von Kilometern Länge. Die bekanntesten befinden sich in der Chryse Planitia, einer kreisförmigen Vulkanebene auf der Nordhalbkugel des Mars. Das größte, das Kasei Valles, erstreckt sich über eine Länge von 2400 Kilometern entlang der Ebene.
Kataklysmische Überschwemmungen wie die, die die Kanäle des Mars geformt haben, gibt es nicht nur auf dem roten Planeten. Vor ungefähr 14.000 Jahren entsprang die größte bekannte Überschwemmung auf der Erde dem Missoulasee, einem prähistorischen Gewässer, das am Ende der letzten Eiszeit im heutigen Montana existierte. Das Wasser erodierte einen Teil der Landschaft des Bundesstaates Washington und bildete die Channeled Scablands, ein Terrain, das den Mars-Abflusskanälen ähnelt. Der Hauptkanal von Marte Vallis ist schätzungsweise zwischen 226 und 371 Fuß tief, eine Tiefe, die mit der von Channeled Scablands vergleichbar ist.
Wenn sich also die expansiven Abflusskanäle des Mars durch sprudelndes Wasser gebildet haben, bleibt die Frage: Wo ist das alles her?
Ein Teil davon verdampfte, driftete zu den Polen des Planeten und fiel als Eis auf den Polkappen aus. Sagt Morgan. Ähnlich wie auf der Erde sind die polaren Enden des Roten Planeten mit kilometerdicken Eisschichten bedeckt. Das Wasser könnte sich auch in flachen Bereichen unter der Oberfläche angesammelt haben und dort auch gefroren sein - 2008 bestätigte die Mission Phoenix der NASA, dass sich Eis in dem porösen Boden befindet, der einen Großteil der Oberfläche des Planeten ausmacht.
Eine andere Möglichkeit, sagt Morgan, besteht darin, dass das uralte Wasser wieder tief in den Untergrund gelangte und ein großes Reservoir bildete, das auf eine erneute Überschwemmung wartet.
