Jüngste Forschungsarbeiten zur Schwerkraft auf dem Mars haben überraschende Erkenntnisse über große, dichte Strukturen unter den Sedimentschichten eines ehemaligen Ozeans zutage gefördert. Diese Analyse kombiniert Daten und Modelle aus mehreren Missionen und zeigt auch, dass aktive Prozesse im marsianischen Mantel möglicherweise dem Olympus Mons, dem größten Vulkan im Sonnensystem, neue Impulse geben. Die Ergebnisse wurden von Bart Root von der Technischen Universität Delft auf dem Europlanet Science Congress (EPSC) in Berlin präsentiert.
Der Mars verbirgt viele unbekannte Strukturen, darunter Eislagerstätten. Besonders rätselhaft sind jedoch die im nördlichen Polargebiet entdeckten Merkmale. Diese sind von einer dicken, glatten Sedimentschicht bedeckt, die als Überrest eines uralten Meeresbodens gilt. „Diese dichten Strukturen könnten vulkanischen Ursprungs sein oder durch alte Einschläge kompaktiert worden sein“, erklärte Dr. Root. „Wir haben etwa 20 Merkmale unterschiedlicher Größe identifiziert, die in der Umgebung der Nordpolarregion verteilt sind – eines von ihnen hat die Form eines Hundes.“ Überraschenderweise sind an der Oberfläche keine Spuren dieser Strukturen zu finden, dennoch bietet die Schwerkraftdatenanalyse einen ersten Blick in die ältere Geschichte der Mars-Nordhalbkugel.
Neue Erkenntnisse über die Marsoberfläche
Dr. Root und sein Team von der TU Delft und der Universität Utrecht verwendeten geringfügige Abweichungen in den Umlaufbahnen von Satelliten, um das Schwerefeld des Mars zu untersuchen und Hinweise zur inneren Massenverteilung des Planeten zu finden. Diese Daten wurden in Modelle eingespeist, die neue Erkenntnisse aus der NASA-Mission InSight zur Dicke und Flexibilität der marsianischen Kruste sowie zur Dynamik des Planetenmantels verwendeten, um eine globale Dichtelandkarte des Mars zu erstellen.
Diese Dichtelandkarte zeigt, dass die nördlichen Polarmerkmale etwa 300-400 kg/m3 dichter sind als ihre Umgebung. Zudem wurden neue Einsichten über die Strukturen unter dem riesigen Vulkangebiet Tharsis Rise gewonnen, wo sich der gewaltige Olympus Mons befindet. Trotz der hohen Dichte der Vulkane ist die Tharsis-Region deutlich höher als der durchschnittliche Marsoberfläche und von einer Region mit relativ schwacher Schwerkraft umgeben. Diese Schwereanomalie lässt sich nicht allein anhand von Unterschieden in der marsianischen Kruste und dem oberen Mantel erklären.
Die Studie von Dr. Root und seinem Team deutet darauf hin, dass eine leichte Masse mit einem Durchmesser von etwa 1750 Kilometern und in einer Tiefe von 1100 Kilometern die gesamte Tharsis-Region nach oben anhebt. Dies könnte durch einen riesigen Lavafokus erklärt werden, der tief im Inneren des Mars zum Oberfläche wandert.
„Die NASA InSight-Mission hat uns entscheidende neue Informationen über die harte äußere Schicht des Mars geliefert. Das bedeutet, dass wir unsere Ansichten über die Unterstützung des Vulkan Olympus Mons und seiner Umgebung überdenken müssen“, sagte Dr. Root. „Es zeigt, dass der Mars möglicherweise immer noch aktive Bewegungen im Inneren hat, die möglicherweise neue vulkanische Merkmale auf der Oberfläche erzeugen.“
Die Zukunft der Marsforschung
Dr. Root ist Teil des Teams, das die Martian Quantum Gravity (MaQuls)-Mission vorschlägt, die darauf abzielt, Technologien zu nutzen, die für Missionen wie GRAIL und GRACE auf dem Mond und der Erde entwickelt wurden, um das Schwerefeld des Mars im Detail zu kartieren. „Beobachtungen mit MaQuIs würden es uns ermöglichen, das Untergrund des Mars besser zu erkunden. Dies würde helfen, mehr über diese geheimnisvollen versteckten Merkmale herauszufinden, und die laufende Mantelkonvektion sowie dynamische Oberflächenprozesse wie saisonale atmosphärische Veränderungen und die Entdeckung von Grundwasservorkommen zu untersuchen“, erklärte Dr. Lisa Wörner vom DLR, die auf dem EPSC2024 über die MaQuIs-Mission sprach.
Die Ergebnisse dieser Studien könnten nicht nur unser Verständnis des Mars revolutionieren, sondern auch dazu beitragen, die geologischen Prozesse zu verstehen, die den Planeten prägen. Die Kombination von Schwerkraftmessungen und Daten der InSight-Mission könnte neue Perspektiven auf die geologischen Aktivitäten des Mars eröffnen.
