Ein seltsames Merkmal auf der Marsoberfläche hat Wissenschaftler dazu gebracht, seinen Ursprung zu erraten. Es handelt sich um eine Oberflächenablagerung eines Minerals, die im Inneren von Planeten häufiger vorkommt. Eine neue Studie zeigt, dass dieses innere Mineral wahrscheinlich von einem alten explosiven Vulkan an die Oberfläche gebracht wurde.
Nili Fossae befindet sich in der Region Syrtis Major auf dem Mars. Es liegt in der Nähe der Isidis Planitia, einer riesigen Ebene in einem Einschlagbecken auf dem Mars. Nili Fossae ist interessant wegen der Mineralvorkommen in der Gegend und was diese Vorkommen über den Mars aussagen. Insbesondere enthält es eine große Ablagerung des Minerals Olivin, das typischerweise im Inneren von Planeten gefunden wird.
Die Frage, die diese Studie zu beantworten versuchte, ist, wie das Olivin an die Oberfläche gelangt ist.
Das Olivin in sich
Olivin selbst ist nicht selten oder bemerkenswert. Tatsächlich ist es der Hauptbestandteil des Erdmantels. Auch auf dem Mars ist das nicht selten. Das Wort Olivin umfasst tatsächlich eine Gruppe von Mineralien, die sehr ähnlich sind. Zum einen sind sie alle grünlich, was die "Olive" in Olivin erklärt.
Sie befinden sich in magmatischen Gesteinen, bei denen es sich im Wesentlichen um gekühlte, erstarrte Lava handelt.
In diesem Sinne scheint die Überschrift für diesen Artikel ziemlich offensichtlich zu sein. Natürlich stammte diese Ablagerung von Olivin von einem Vulkan. Wie sonst hätte es vom Mantel an die Oberfläche gelangen können? Aber in der Wissenschaft dreht sich alles um Details. Wann genau in der Geschichte des Mars wurde dieses Olivin von einem Vulkan abgelagert? In welchem Kontext geschah es und war es Teil größerer Ereignisse, die den Mars prägten? Welche Art von Vulkanereignis hat es geschaffen?
Diese Fragen und die Größe der fraglichen Olivinablagerung machen diese Studie interessant.
Die Studie stammt von der Brown University in Providence, Rhode Island. Die Autoren sind die Studenten Christopher Kremer und Michael Bramble sowie Professor John Mustard vom Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences der Brown University. Das Papier heißt "Eine weit verbreitete olivinreiche Aschelagerstätte auf dem Mars" und ist in der Zeitschrift Geology veröffentlicht.
Mineralische Nerds
Es gibt eine bestimmte Art von Person, die sich sehr für Mineralien interessiert. Weit davon entfernt, eine ungewöhnliche, unsoziale Besessenheit zu sein, die in einer entfernten Ecke eines Universitätscampus betrieben wird, ist das Studium von Mineralien ein Baustein der Planetenforschung. Ohne unser Verständnis von Mineralien haben wir keine Hoffnung, die Geschichte der Erde zusammenzusetzen. Wir würden auch alle anderen Planeten in unserem Sonnensystem und auch Asteroiden und Meteoriten nicht kennen.
Wenn es um den Mars geht, kann die Bedeutung des Verständnisses von Mineralien nicht genug betont werden. Die Arten von Mineralien, die wir sehen, wo wir sie sehen und wie sie dort ankamen, sind alles Hinweise auf das Verständnis des Mars. Und wenn Wissenschaftler dort eine ungewöhnliche Ablagerung von Mineralien entdecken, wollen sie wissen, wie sie dort angekommen ist.
Mars-Puzzle
Mars ist ein Puzzle. Wir sind noch lange nicht fertig damit, aber Stück für Stück beginnen wir, die Geschichte dieses Planeten zu verstehen. Insbesondere möchten wir wissen, ob es jemals bewohnbar war und ob es möglicherweise noch ein mikroskopisches Leben beherbergt. Diese Fragen können nicht direkt beantwortet werden: Sie müssen durch Ausfüllen des Mars-Puzzles aufgedeckt werden.
Diese ungewöhnliche Ablagerung von Olivin ist eines der Puzzleteile.
Diese Olivinablagerung wurde erstmals 2003 entdeckt und in einem Artikel in Science vorgestellt. In diesem Papier wurde die Entdeckung eines 30.000 Quadratkilometer großen Gebiets mit etwa 30% Olivin angekündigt.
Das Gebiet zeichnet sich durch seine geologische Formation aus. Es ist ein Bereich von sogenannten Grabens. Grabens sind Täler mit scharfen Steilhängen auf beiden Seiten, die durch die Verschiebung von Landblöcken nach unten verursacht werden.
In diesem ersten Artikel sagten die Autoren, dass "nach dem Aufprall in diesem Bereich unterirdische Schichten freigelegt wurden, die reich an Olivin sind". Im Laufe der Jahre haben andere Forscher andere mögliche Erklärungen gefunden. Einige haben einen überschwänglichen Lavastrom vorgeschlagen. Andere haben vorgeschlagen, dass das Olivin durch einen massiven Aufprall ausgebaggert wurde. Vielleicht die gleiche Auswirkung, die das riesige Isidis-Becken geschaffen hat, in dem sich die Lagerstätte befindet.
Diese neue Studie besagt, dass das Olivin durch explosiven Vulkanismus abgelagert wurde.
Vulkanexplosionen
Für die meisten von uns ist ein Vulkan ein Vulkan. Es gibt aber verschiedene Arten. Ein Typ heißt explosiver Vulkanismus.
"Dies ist einer der greifbarsten Beweise für die Idee, dass explosiver Vulkanismus auf dem frühen Mars häufiger vorkommt", sagte Christopher Kremer, ein Doktorand an der Brown University, der die Arbeit leitete.
Explosiver Vulkanismus tritt auf, wenn Magma gelöste Gase wie Wasserdampf enthält. Dieses gelöste Gas erzeugt viel Druck im Magma und wenn das Überkopfgestein dem Druck nicht standhalten kann, explodiert es. Diese Explosion schickt eine riesige Menge feuriger Asche und Lava in die Luft.
Da explosiver Vulkanismus Wasserdampf erfordert, glauben Wissenschaftler, dass diese Art der Vulkanexplosion früh im Leben des Mars stattfand, als mehr Wasser in der Nähe war. Mit der Zeit verlor der Mars sein Wasser und die vulkanische Aktivität wäre weniger explosiv gewesen. Es wäre durch einen so genannten effusiven Vulkanismus ersetzt worden, der sanfter ist und bewirkt, dass Lava über die Oberfläche fließt, anstatt in die Luft zu explodieren.
Laut Kremer gibt es in der Geschichte des Mars viele Hinweise auf diese überschwängliche Vulkanphase, während Hinweise auf die frühere explosive Phase insbesondere bei Orbitalinstrumenten nicht so leicht zu finden sind.
"Das Verständnis, wie wichtig explosiver Vulkanismus auf dem frühen Mars war, ist letztendlich wichtig, um das Wasserbudget in Marsmagma, die Grundwasserfülle und die Dicke der Atmosphäre zu verstehen", sagte Kremer.
Orbitalaugen auf dem Mars
Derzeit müssen alle Wissenschaftler diese Lagerstätte mit Orbitalinstrumenten untersuchen. Kremer und seine Kollegen verwendeten hochauflösende Bilder vom Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) der NASA, um die Geologie des Gebiets im Detail zu untersuchen. Wie Kremer in einer Pressemitteilung sagte, gingen sie bei der Untersuchung der Region einen anderen Weg.
"Diese Arbeit weicht methodisch von dem ab, was andere Leute getan haben, indem sie die physische Form des Geländes betrachtet haben, das aus diesem Grundgestein besteht", sagte Kremer. "Was ist die Geometrie, die Dicke und Ausrichtung der Schichten, aus denen es besteht? Wir haben festgestellt, dass die Erklärung des explosiven Vulkanismus und des Aschefalls die richtigen Kriterien erfüllt, während alle alternativen Ideen für diese Lagerstätte in mehreren wichtigen Punkten nicht mit dem übereinstimmen, was wir aus der Umlaufbahn beobachten. “
Eines der Dinge, die diese Ablagerung von anderen effusiven Lavaströmungsgebieten unterscheiden, ist die Verteilung der Lava selbst. Während eine überschwängliche Strömung im Grunde genommen flüssiges Gestein über die Oberfläche verteilen würde, wo es sich in tiefer gelegenen Gebieten ansammeln würde, befindet sich diese Lagerstätte in langen, durchgehenden Schichten über Tälern, Kratern, Hügeln und anderen Merkmalen. Laut Kremer ist dies viel konsistenter mit der Asche, die sich bei einem explosiven Ausbruch absetzt, als mit dem Lavastrom.
Die kontinuierliche Einzahlung schließt auch das Auswirkungsszenario aus. Der Isidis-Aufprall, der das Isidis-Becken erzeugt hat, kann keine so gleichmäßige Ascheschicht erzeugt haben. Außerdem lagert sich die Asche auf einigen der durch den Isidis-Aufprall verursachten Merkmale ab.
Der Zustand des Olivins selbst schließt auch das Auswirkungsszenario aus. Das Olivin zeigt Anzeichen eines anhaltenden und weit verbreiteten Kontakts mit Wasser. Das Olivin wurde durch diesen Kontakt verändert, viel mehr als anderes Olivin auf dem Mars. Die Autoren sagen, dass dieses Olivin nur durch Aschefall Sinn macht, da Asche viel poröser als andere Gesteine ist und das Wasser mit dem Olivin in Kontakt gekommen wäre.
Kann ein Rover das Rätsel lösen?
Es ist schwierig, absolut sicher zu sein, was Sie nur aus dem Orbit lernen können. Zum Glück ist ein Rover in diese Richtung unterwegs.
Im Jahr 2020 wird der Mars 2020 Rover der NASA auf dem Weg zum Mars gestartet. Sein Landeplatz? Der Jezero-Krater, der sich in der Olivinlagerstätte befindet. Es gibt exponierte Bereiche von Olivin, die für den Rover zugänglich sind, und es scheint sicher, dass der Rover 2020 dies untersuchen wird.
"Was aufregend ist, ist, dass wir sehr bald sehen werden, ob ich richtig oder falsch liege", sagte Kremer. "Das ist ein bisschen nervenaufreibend, aber wenn es kein Aschefall ist, wird es wahrscheinlich etwas viel Seltsameres sein. Das macht genauso viel Spaß, wenn nicht mehr. "
"Eine der Top-10-Entdeckungen von Mars 2020 wird darin bestehen, herauszufinden, was diese olivinhaltige Einheit ist", sagte Mustard, Kremers Berater. "Darüber werden die Leute noch lange schreiben und reden."
Sobald wir wissen, wie dieses Olivin-Puzzleteil passt, werden wir etwas über die Ära des explosiven Vulkanismus auf dem Mars wissen. Im weiteren Sinne werden wir etwas über das alte Marswasser wissen. Im weiteren Sinne werden wir etwas über die alte Marsatmosphäre wissen. Von dort wissen wir etwas über die Bewohnbarkeit des Mars.
Sind Rätsel nicht lustig?
