Das OMEGA-Instrument von Mars Express erweitert Candor Chasma um Details. Bildnachweis: ESA Zum Vergrößern anklicken
Nach früheren Beobachtungen muss der Mars wassergetriebenen Prozessen unterzogen worden sein, die ihre Signatur in Oberflächenstrukturen wie Kanalsystemen und Anzeichen einer ausgedehnten wässrigen Erosion hinterlassen haben. Solche Beobachtungen implizieren jedoch nicht notwendigerweise das stabile Vorhandensein von flüssigem Wasser auf der Oberfläche über längere Zeiträume während der Marsgeschichte.
Die von OMEGA gesammelten Daten zeigen eindeutig das Vorhandensein spezifischer Oberflächenmineralien, die das langfristige Vorhandensein großer Mengen flüssigen Wassers auf dem Planeten implizieren.
Diese „hydratisierten“ Mineralien, die so genannt werden, weil sie Wasser in ihrer kristallinen Struktur enthalten, liefern eine klare „mineralogische“ Aufzeichnung der wasserbezogenen Prozesse auf dem Mars.
Während 18-monatiger Beobachtungen hat OMEGA fast die gesamte Oberfläche des Planeten kartiert, im Allgemeinen mit einer Auflösung zwischen einem und fünf Kilometern, wobei einige Gebiete eine Auflösung von weniger als einem Kilometer haben.
Das Instrument erkannte das Vorhandensein von zwei verschiedenen Klassen hydratisierter Mineralien, „Schichtsilikate“ und „hydratisierte Sulfate“, über isolierten, aber großen Bereichen auf der Oberfläche.
Beide Mineralien sind das Ergebnis einer chemischen Veränderung von Gesteinen. Ihre Entstehungsprozesse sind jedoch sehr unterschiedlich und weisen auf Perioden unterschiedlicher Umweltbedingungen in der Geschichte des Planeten hin.
Schichtsilikate, die aufgrund ihrer charakteristischen Struktur in dünnen Schichten („Phyllo“ = dünne Schicht) so genannt werden, sind die Alterationsprodukte von magmatischen Mineralien (Mineralien magmatischen Ursprungs), die einen langfristigen Kontakt mit Wasser aufrechterhalten. Ein Beispiel für Schichtsilikat ist Ton.
Schichtsilikate wurden von OMEGA hauptsächlich in den Regionen Arabia Terra, Terra Meridiani, Syrtis Major, Nili Fossae und Mawrth Vallis in Form von dunklen Ablagerungen oder erodierten Aufschlüssen nachgewiesen.
Hydratisierte Sulfate, die zweite Hauptklasse der von OMEGA nachgewiesenen hydratisierten Mineralien, sind ebenfalls Mineralien wässrigen Ursprungs. Im Gegensatz zu Schichtsilikaten, die sich durch Veränderung von magmatischen Gesteinen bilden, werden hydratisierte Sulfate als Ablagerungen aus Salzwasser gebildet. Die meisten Sulfate benötigen eine saure Wasserumgebung, um sich zu bilden. Sie wurden in geschichteten Ablagerungen in Valles Marineris, ausgedehnten exponierten Ablagerungen in Terra Meridiani und in dunklen Dünen in der nördlichen Polkappe entdeckt.
Wann kam es zu der chemischen Veränderung der Oberfläche, die zur Bildung hydratisierter Mineralien führte? Zu welchem Zeitpunkt in der Geschichte des Mars stand Wasser in großen Mengen an der Oberfläche? Die Wissenschaftler von OMEGA kombinierten ihre Daten mit denen anderer Instrumente und schlagen ein wahrscheinliches Szenario vor, was möglicherweise passiert ist.
„Die von uns entdeckten tonreichen Schichtsilikatablagerungen wurden durch Veränderung der Oberflächenmaterialien in den frühesten Zeiten des Mars gebildet“, sagt Jean-Pierre Bibring, OMEGA Principal Investigator.
„Das veränderte Material muss durch nachfolgende Lavaströme begraben worden sein, die wir um die gefleckten Gebiete beobachten. Dann wäre das Material an bestimmten Stellen durch Erosion freigelegt oder durch meteoritische Einflüsse aus einer veränderten Kruste ausgegraben worden “, fügt Bibring hinzu.
Die Analyse des umgebenden geologischen Kontexts in Kombination mit den vorhandenen Kraterzähltechniken zur Berechnung des relativen Alters von Oberflächenmerkmalen auf dem Mars ermöglicht die Bildung von Schichtsilikaten in der frühen noachischen Ära während der intensiven Kraterperiode. Die noachische Ära, die von der Geburt des Planeten bis vor etwa 3,8 Milliarden Jahren andauert, ist die erste und älteste der drei geologischen Epochen auf dem Mars.
"Ein frühes aktives hydrologisches System muss auf dem Mars vorhanden gewesen sein, um die große Menge an Tonen oder Schichtsilikaten im Allgemeinen zu erklären, die OMEGA beobachtet hat", sagt Bibring.
Der langfristige Kontakt mit flüssigem Wasser, der zur Bildung von Schichtsilikat führte, hätte existieren und an der Marsoberfläche stabil sein können, wenn das Klima warm genug gewesen wäre. Alternativ könnte der gesamte Bildungsprozess durch die Einwirkung von Wasser in einer warmen, dünnen Kruste stattgefunden haben.
OMEGA-Daten zeigen auch, dass sich die Sulfatablagerungen von den Schichtsilikatablagerungen unterscheiden und nach diesen gebildet wurden. Sulfate benötigen zur Bildung kein besonders langfristiges Vorhandensein von flüssigem Wasser, aber Wasser muss vorhanden und sauer sein.
Die Entdeckung und Kartierung dieser beiden verschiedenen Arten von hydratisierten Mineralien deutet auf zwei wichtige klimatische Episoden in der Geschichte des Mars hin: eine frühe? Noachian? feuchte Umgebung, in der sich Schichtsilikate bildeten, gefolgt von einer saureren Umgebung, in der sich die Sulfate bildeten. Diese beiden Episoden wurden durch einen globalen Klimawandel auf dem Mars getrennt.
„Wenn wir uns die heutigen Beweise ansehen, wäre die Ära, in der der Mars bewohnbar und nachhaltig sein könnte, der frühe Noachianer, der eher von den Schichtsilikaten als von den Sulfaten verfolgt wird. Die von uns kartierten Tonmineralien könnten noch Spuren einer möglichen biochemischen Entwicklung auf dem Mars aufweisen “, schließt Bibring.
Ursprüngliche Quelle: ESA-Portal
