Von Ulf von Rauchhaupt
02. Juli 2008 Da prallen Welten aufeinander. Wie oft sagen wir diese Floskel einfach so dahin, wenn's wieder mal knirscht in der Koalition oder deutsche Tugenden mit iberischer Fußballkunst fertig werden müssen. Nun stelle man sich das aber einmal wörtlich vor: Wie ein Planet auf einen anderen fällt - also nicht ein 10-Kilometer-Steinchen wie jenes, das damals die evolutionäre Karriere der Dinosaurier beendete, oder das lächerliche Tunguska-Objekt, das vor genau 100 Jahren ein gerade mal saarlandgroßes Stück Taiga entwaldete. Planeten juckt so was nicht, nur etwaige Bewohner, vor allem wenn sie so zivilisiert sind, dass sie schon Mühe hätten, mit ein paar Grad Klimaerwärmung fertig zu werden.
Nein, eine Kollision mit einem mehrere tausend Kilometer dicken Himmelskörper stelle man sich vor. Was würde mit einem Planeten geschehen, den so etwas trifft? Ein Szenario lässt sich offenbar auf unserem Nachbarplaneten Mars besichtigen. Denn gleich drei Forscherteams haben vergangene Woche - kaum zufällig so pünktlich zum Tunguska-Jubiläum - in Nature Indizien dafür publiziert, dass dem Mars genau so etwas einmal passiert sein muss.
Treffer wegstecken
Nun wäre das nicht der einzige große Treffer, den der Mars bislang eingesteckt hat. Die bislang markanteste unter seinen gesicherten kosmischen Blessuren ist das 2100 Kilometer weite Hellas-Becken auf der Südhalbkugel. Auf den nach Geländehöhe eingefärbten topographischen Marskarten (wie auf einem der Bilder) erscheint Hellas als Oval im tiefsten Dunkelblau: Sein Boden liegt 9000 Meter tiefer als seine Umgebung. Trotzdem dürfte der Asteroid, der das angerichtet hat, nur einige zehn Kilometer tief in die Marskruste eingedrungen sein. Das Einschlagsereignis, das in den aktuellen Nature-Publikationen verhandelt wird, war dagegen ganz etwas anderes.
Die Struktur, die dort als Relikt einer Kollision planetaren Ausmaßes interpretiert wird, ist ebenfalls schon lange bekannt. Bereits auf den vom Fernrohr abgezeichneten Marskarten des 19. Jahrhunderts lässt sich eine globale Asymmetrie erkennen, bei den Kartierungen durch Raumsonden in den 1970er Jahren kam dann heraus, dass der Mars tatsächlich so aussieht, als sei er einst aus den Hälften zweier verschiedener Planeten zusammengeklebt worden: Seine Südhalbkugel ist erhaben und zugleich von Kratern zerpflügt, im Norden dagegen erstreckt sich, gut fünf Kilometer unter dem mittleren Niveau des Südens, eine einzige weitgehend glatte Tiefebene. Sie bedeckt 42 Prozent des ganzen Planeten, eine Fläche größer als Eurasien.
Eine neue Erklärung
Zur Erklärung dieser unausgewogenen Topographie wurde früh die Möglichkeit eines oder mehrerer gewaltiger Asteroidentreffer erwogen. Doch neue Raumsondendaten sprachen zunächst dagegen. Erstens schien der Rand der nördlichen Tiefebene keineswegs so kreis- oder ellipsenförmig, wie es sich für ein Einschlagsbecken gehört. Zweitens hat der Marsboden dort nicht die in solchen Becken übliche anomal hohe Dichte, die sich für überfliegende Sonden durch eine lokal erhöhte Schwerkraft bemerkbar macht. Die Anomalie rührt von dem beim Einschlag aufgeschmolzenen Gestein her, das das Becken aus ungeschmolzener Marskruste füllt und darin erstarrt wie in einem Topf.
"Diese Einwände können wir nun ausräumen", sagt Jeffrey Andrews-Hanna vom Massachusetts Institute of Technology, der Erstautor einer der drei neuen Publikationen. Die Gravitationsanomalie etwa fehle, weil der Bolide tief in den Mars eindrang und im Einschlagsbereich die komplette Kruste vernichtete. Es gab also keinen Topf mehr, der hätte volllaufen können. "Vielmehr bildete die Einschlagsschmelze eine neue, auf dem Mantel schwimmende Kruste", sagt Andrews-Hanna. Zudem zeigte sich, dass eine nur etwas über dem Niveau der Tiefebene liegende Grenzregion namens Arabia Terra in Wahrheit zum Hochland gehört. "Damit wird die Grenzregion perfekt elliptisch."
Eine Computersimulation
Mehr Details über den Körper, der damals mit dem Mars kollidierte, haben zwei andere Forschergruppen mittels Computersimulationen erschlossen. Margarite Marinova und ihren Kollegen vom California Institute of Technology zufolge dürfte der Körper im schrägen Winkel von 30 bis 60 Grad aufgetroffen sein. Auch die Größe des Trumms konnte Marinova abschätzen: zwischen 1600 und 2700 Kilometer dick dürfte es gewesen sein. Das entspricht der Größenklasse des Pluto, den nicht wenige Astronomen trotz seiner offiziellen Degradierung immer noch als Planeten ansehen.
Nun zeigen auch die neuen Untersuchungen nicht, dass nur ein Einschlag die Doppelgestalt des Mars verusacht haben kann. Alternative Erklärungen, etwa durch Umwälzungen im Marsinneren, sind damit nicht ausgeschlossen. Aber davon abgesehen, dass dergleichen auch nicht so einfach zu beweisen ist: Die Hypothese eines Rieseneinschlags ist gar nicht so spektakulär, wie man glauben möchte. Sie wäre es nur, wenn der große Mars-Kataklysmos erst vor geologisch kurzer Zeit stattgefunden hätte, während der letzten dreieinhalb Milliarden Jahre. Doch das ist ausgeschlossen.
Das frühe Sonnensystem
"Wir wissen, dass es auf dem Mars kein Stück Oberfläche gibt, das älter ist als dieses Ereignis", sagt Andrews-Hanna. "Im Norden wurde die ursprüngliche Oberfläche abgeräumt und im Süden von Auswurf begraben." Das Alter einer Marsregion lässt sich aber anhand des Grades der Verkraterung leidlich abschätzen: denn je länger ein Gebiet dem stetigem Strom kleinerer Brocken aus dem All ausgesetzt war, desto älter muss es sein. "Die ältesten Regionen auf dem Mars sind schätzungsweise 3,9 Milliarden Jahre alt", sagt Andrews-Hanna. Vor 4,5 Milliarden Jahren war die Entstehung des Mars abgeschlossen. Dazwischen muss es also passiert sein. "Wahrscheinlich näher bei 4,5 Milliarden Jahren", vermutet Andrews-Hanna.
In dieser Zeit aber sah das Sonnensystem noch ganz anders aus als heute. Es war eigentlich noch gar nicht ganz fertig. Zwar hatten die Planeten bereits etwa ihre heutige Größe erreicht, nachdem sie sich durch Verklumpung von Staub zu immer größeren Brocken bis hin zu glutflüssigen Kugeln gebildet hatten. Auch muss zumindest der Mars bereits eine feste Kruste gehabt haben, denn es gibt einen faustgroßen, nachweislich vom Mars stammenden Stein, der einmal als Meteorit zur Erde fiel und dessen Alter genau auf 4,5 Milliarden Jahre bestimmt werden konnte. Doch noch immer schwirrten damals Myriaden kleiner, großer und riesiger Körper durch den interplanetaren Raum, und noch immer herrschte großer Krawall. Asteroiden und Planetenrohlinge krachten ständig ineinander und verwischten die Spuren früherer Zusammenstöße. Dabei wurde der Weltraum langsam leerer, und die Einschläge wurden seltener. Der große Bolide, der mutmaßlich die nördliche Tiefebene des Mars schuf, war nur der Letzte seiner Art, und so sollte man das Ereignis vielleicht weniger als Katastrophe werten, die einen intakten Planeten verwüstete, sondern als letzten Akt in der Geburt des Mars.
Die anderen Veteranen des Sonnensystems
Und auch andere Veteranen der Entstehung des Sonnensystems haben solche Ganzkörpernarben davongetragen, die Eismonde von Jupiter und Saturn ebenso wie der Merkur. Dort ist die 1550 Kilometer große "Caloris planitia" (Tiefebene der Hitze) bei einem Einschlag entstanden, dessen Schockwellen um den ganzen Planeten liefen, sich auf der gegenüberliegenden Seite fokussierten und dort ihrerseits die Merkurkruste zerrütteten. Auf der erdabgewandten Seite unseres Mondes schließlich gibt es ein Einschlagsbecken, das bislang als der größte Krater im Sonnensystem galt: das 2500 Kilometer große Aitken-Südpol-Becken.
Allerdings ist hier wie bei anderen großen Kratern des Sonnensystems nicht klar, ob sie nicht doch aus einer etwas jüngeren Epoche stammen. Zwar ist die Einschlagsrate vor 3,5 Milliarden Jahren etwa auf ihr heutiges Niveau gefallen, bei dem die Monde und Planeten nur dann und wann von kleinen Einschlägen belästigt werden. Doch scheint der Hagel nicht stetig abgenommen zu haben, sondern vor 4,0 bis 3,8 Milliarden Jahren noch einmal angeschwollen zu sein. Aus der Zeit dieses sogenannten "Late Heavy Bombardment" stammen die meisten Krater auf unserem Mond. Das jedenfalls folgern viele Forscher aus der Tatsache, dass keiner der Steine, welche die Apollo-Astronauten und die sowjetischen Luna-Missionen zur Erde gebracht haben, älter als vier Milliarden Jahre ist.
Auch die Erde bekam etwas ab
Über die Gültigkeit dieses Schlusses und über mögliche himmelsmechanische Ursachen für das "Late Heavy Bombardment" wird noch gestritten. Fest steht, dass auch unsere Erde von all dem nicht verschont blieb. Man sieht es ihr nicht an, da Feuchtigkeit und geologische Aktivität ihre Oberfläche immer wieder erneuern. Aber auch sie muss einmal schwer gelitten haben. Während des "Late Heavy Bombardment" ging mindestens alle paar hundert Jahre ein Brocken von der Größe des Dinosaurier-Killers nieder. Kleinere hagelte es noch viel häufiger. Die Ozeane, die sich zuvor wahrscheinlich schon gebildet hatten, verdampften in der Hitze der ständigen Einschläge.
Doch da hatte die Erde schon viel Schlimmeres gesehen. Etwa zu der Zeit, als das plutogroße Objekt den halben Mars umpflügte, muss die Erde in einen vergleichbaren Zusammenprall verwickelt gewesen sein. Der Himmelskörper, der sie damals streifte, schälte ihr einen enormen Batzen Gestein aus dem Mantel, das sich anschließend in der Erdumlaufbahn wieder verklumpte und schließlich den Mond bildete. Das Projektil war etwa so groß wie der Mars.
Text: F.A.S.
Bildmaterial: F. Nimmo, JPL/Nasa, Nasa, Nasa/F.Nimmo
