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Insight-Mission der NASA : Der Mars jenseits von Oberflächlichkeiten

Eine Illustration, die verdeutlicht, wie auf der Grundlage seismischer Beobachtungen das Innere des Mars erkundet werden soll. Bild: NASA/JPL-Caltech

Die Insight-Mission misst seit 2018 Marsbeben. Dass man daraus einiges über das Innere des roten Planeten lernen kann, haben nun Wissenschaftler in drei Studien gezeigt.

          2 Min.

          Man kann wirklich nicht behaupten, dass der Mars in diesem Jahr mit Neuigkeiten geizen würde: Der chinesische Zhurong Rover hat mittlerweile mehr als einen halben Kilometer zurückgelegt und dabei unter anderem seinen Fallschirm gefunden, der Mars-Helikopter Ingenuity wagt immer komplexere Flugmanöver, Perseverance beginnt aktuell mit dem Einsammeln von Gesteinsproben, und die arabische Marssonde hat erste Kostproben ih­rer wissenschaftlichen Instrumente ge­schickt. Nun melden sich außerdem die Wissenschaftler der 2018 auf dem Mars gelandeten InSight-Mission der NASA in der Zeitschrift Science mit neuen Ergebnissen zu Wort. Mit an Bord war damals das SEIS-Instrument, ein Seismometer, das seitdem viele Marsbeben nachweisen konnte: eine große Zahl schwacher Be­ben in der Kruste, dazu eine kleine Zahl stärkerer mit tiefer liegendem Ursprung — das war bereits im vergangenen Jahr be­kannt gegeben worden.

          Sibylle Anderl
          Redakteurin im Feuilleton.

          Drei Studien haben auf der Grundlage dieser bisherigen Messungen nun das bislang wenig bekannte Innere des Mars re­konstruiert. Dessen Verständnis ist wichtig, um die Entstehung des Planeten, dessen Tektonik und Vulkanismus und die Entwicklung seines globalen Magnetfeldes nachzeichnen zu können.

          Eine Gruppe um Simon Stähler von der ETH Zürich nutzte die tiefen Marsbeben dafür, die Eigenschaften des planetaren Kerns zu verstehen. Am Kern zurückgeworfene seismische Wellen legen demnach einen Radius dieses zentralen Be­reichs von etwa 1830 Kilometern nahe, wobei der größtenteils aus Eisen und Nickel bestehende Kern nach wie vor flüssig zu sein scheint. Das ist etwas größer und weniger dicht als zuvor vermutet. Er muss demnach auch leichtere Elemente wie etwa Schwefel enthalten. Au­ßerdem legen die Daten nahe, dass der Mars — anders als die Erde — keine dichte, wärmeisolierende Schicht des Minerals Bridgmanit in seinem Mantel be­sitzt, die ein schnelles Auskühlen des Inneren des jungen Mars hätte verhindern können.

          Das wiederum ist eine wichtige Information, wenn man die Ge­schichte des Magnetfeldes des Mars verstehen will. Altes magnetisiertes Krustengestein weist darauf hin, dass dieses Magnetfeld einst ähnlich stark wie auf der Erde war. In den ersten paar hundert Millionen Jahren wurde es den Ergebnissen gemäß im schnell auskühlenden Kern durch einen thermisch angetriebenen Dynamo erzeugt, später mutmaßlich durch Änderungen der Zusammensetzung und des Zustands des Kerns, bevor es schließlich vor 3,7 Milliarden Jahren verschwand. Dies führte dazu, dass der Mars zu einer lebensfeindlichen, trockenen Wüste wurde, da der Sonnenwind nun ungehindert dazu beitragen konnte, die Atmosphäre in den interplanetaren Raum entweichen zu lassen.

          Das SEIS Seismometer der InSight-Mission
          Das SEIS Seismometer der InSight-Mission : Bild: AP

          Wissenschaftler um Amir Khan, ebenfalls von der ETH Zürich, widmeten sich in ihrer Studie der oberen Gesteinsschicht bis in eine Tiefe von 800 Kilometern. Ihre Messungen legen nahe, dass der äußerste feste und statische Bereich, die Lithosphäre, sehr viel dicker ist als auf der Erde. Beim Versuch, diese Struktur des Mars anhand von Modellen seiner thermischen Entwicklungsgeschichte zu reproduzieren, stellten sie fest, dass es in der Kruste 13- bis 20-mal so viele radioaktive und damit wärmeproduzierende Elemente geben muss wie im Mantel.

          Eine dritte Gruppe um Brigitte Knapmeyer-Endrun von der Erdbebenstation Bensberg in Bergisch Gladbach untersuchte schließlich die Marskruste. In der Ge­schichte des Roten Planeten bildete sich diese äußere Schicht früh und unter dem Einfluss starken Vulkanismus aus. In den seismischen Daten fanden die Forscher Hinweise auf entweder zwei oder drei Krustenschichten unterhalb der Landestelle, denen gemäß die Kruste dort insgesamt entweder rund 20 oder 39 Kilometer dick wäre. In beiden Szenarien wäre das Krustengestein weniger dicht als das Oberflächenmaterial — ein Hinweis darauf, dass dieses Gestein im Laufe der Zeit durch geologische Prozesse immer wieder verändert wurde, so­dass sich poröses Gestein, Flüssigkeiten oder Füllgestein niedriger Dichte bilden konnten. Die neuen Informationen sollen helfen, Modelle des Marsinneren und seiner Entwicklung weiter zu verbessern. Wei­tere Daten werden folgen: Die InSight-Mission soll noch bis Ende 2022 fort­gesetzt werden.

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