Dieses seltsame Merkmal auf dem Mars war wahrscheinlich das Ergebnis einer uralten Vulkanexplosion

Ein seltsames Merkmal auf der Marsoberfläche hat Wissenschaftler dazu gebracht, über seinen Ursprung zu raten. Es ist eine Oberflächenablagerung eines Minerals, das im Inneren von Planeten häufiger vorkommt. Eine neue Studie zeigt, dass dieses Mineral im Inneren 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 wegen der Mineralvorkommen in der Gegend interessant und was uns diese Vorkommen über den Mars sagen. Insbesondere enthält es eine große Lagerstätte des Minerals Olivin, das typischerweise im Inneren von Planeten vorkommt.

Nili Fossae liegt in der Marsregion Syrtis Majore, in der Nähe des Isidis-Beckens. Dieses Bild stammt vom MOLA (Mars Orbiter Laser Altimeter) der NASA-Raumsonde MGS (Mars Global Surveyor). Bildnachweis: Von NASA / JPL / USGS – [1], Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=74634265

Die Frage, die diese Studie beantworten wollte, ist, wie das Olivin an die Oberfläche gelangt ist.

Das Olivin im Inneren

Olivin selbst ist nicht selten oder bemerkenswert. Tatsächlich ist es der Hauptbestandteil des Erdmantels. Es ist auch auf dem Mars nicht selten. Das Wort Olivin umfasst eigentlich eine Gruppe von Mineralien, die sehr ähnlich sind. Zum einen sind sie alle grünlich, was die „Olive“ in Olivin erklärt.

Sie finden sich in magmatischen Gesteinen, die im Wesentlichen aus abgekühlter, erstarrter Lava bestehen.

Olivinkörner, die auf Hawaii aus Lava erodiert sind. Bildnachweis: Von Wilson44691 – Eigene Arbeit, CC0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=40566465

Vor diesem Hintergrund mag die Überschrift für diesen Artikel ziemlich offensichtlich erscheinen. Natürlich stammt diese Olivinablagerung von einem Vulkan. Wie hätte es sonst aus dem Mantel an die Oberfläche gelangen können? Aber in der Wissenschaft dreht sich alles um die 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 geformt haben? Welche Art von vulkanischem Ereignis hat es verursacht?

Diese Fragen und die Größe der fraglichen Olivin-Lagerstätte machen diese Studie interessant.

Die Studie stammt von der Brown University in Providence, Rhode Island. Die Autoren sind die Doktoranden 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 Ascheablagerung auf dem Mars “ und wird in der Zeitschrift Geology veröffentlicht.

Mineral-Nerds

Es gibt einen bestimmten Typ von Menschen, der sich sehr für Mineralien interessiert. Das Studium der Mineralien ist weit davon entfernt, eine ungewöhnliche, asoziale Obsession zu sein, die in einer entfernten Ecke eines Universitätscampus verfolgt wird, sondern ein Baustein der Planetenwissenschaft. Ohne unser Verständnis von Mineralien haben wir keine Hoffnung, die Geschichte der Erde zusammenzusetzen. Wir würden auch nichts über alle anderen Planeten unseres Sonnensystems wissen, auch über Asteroiden und Meteoriten.

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 dorthin gelangt sind, sind allesamt Hinweise auf das Verständnis des Mars. Und wenn Wissenschaftler dort ein ungewöhnliches Mineralvorkommen entdecken, wollen sie wissen, wie es dorthin gelangt 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 vielleicht noch ein mikroskopisches Leben darin gibt. Diese Fragen können nicht direkt beantwortet werden: Sie müssen durch das Lösen des Mars-Puzzles aufgedeckt werden.

Dieses ungewöhnliche Olivinvorkommen ist eines der Puzzleteile.

Diese Olivin-Lagerstätte wurde erstmals 2003 entdeckt und in einem Papier in der Wissenschaft. Dieses Papier kündigte die Entdeckung eines 30.000 Quadratkilometer großen Gebiets mit etwa 30% Olivin an.

Das Gebiet zeichnet sich durch seine geologische Formation aus. Es ist ein Bereich von dem, was man . nennt grabens . Grabens sind Täler mit scharfen Böschungen auf beiden Seiten, die durch die Abwärtsverschiebung von Landblöcken entstehen.

Grabens sind Täler mit scharfen Böschungen auf beiden Seiten. Bildquelle: Von Horst_graben.jpg: US Geological Surveyderivative work: Gregors (Vortrag) 11:17, 7. Juni 2011 (UTC) – Horst_graben.jpg, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php ?curid=15432947

In diesem ersten Papier sagten die Autoren, dass „die Verwerfung dieses Gebiets nach dem Aufprall Olivinreiche unterirdische Schichten freigelegt hat“. Im Laufe der Jahre haben andere Forscher andere mögliche Erklärungen gefunden. Einige haben vorgeschlagen überschwänglicher Lavastrom . Andere haben vorgeschlagen, dass der Olivin durch einen massiven Einschlag ausgebaggert wurde. Vielleicht die gleiche Wirkung, die die enorme Isis-Becken wo sich die Kaution befindet.

Diese neue Studie besagt, dass das Olivin durch explosiven Vulkanismus abgelagert wurde.

Vulkanische Explosionen

Für die meisten von uns ist ein Vulkan ein Vulkan . Aber es gibt verschiedene Arten. Ein Typ heißt explosiver Vulkanismus .

„Dies ist einer der greifbarsten Beweise für die Idee, dass explosiver Vulkanismus auf dem frühen Mars häufiger vorkam“, 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 im Magma viel Druck, und wenn das Gestein über dem Kopf dem Druck nicht standhält, 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 von Vulkanexplosion zu Beginn des Marslebens stattfand, als es noch mehr Wasser gab. Im Laufe der Zeit verlor der Mars sein Wasser und die vulkanische Aktivität wäre weniger explosiv gewesen. Es wäre ersetzt worden durch den sogenannten effusiven Vulkanismus, der sanfter ist und Lava über die Oberfläche fließen lässt, anstatt in die Luft zu explodieren.

Zwei Arten von Eruptionen. Auf der linken Seite ist die explosive Eruption des Mt. St. Helens im Jahr 1980. Auf der rechten Seite ist die überschwängliche Eruption von Mauna Loa, Hawaii, im Jahr 1984. Bildnachweis: (Links; Von Mike Doukas – USGS Cascades Volcano Observatory, Public Domain, https ://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=680506. Rechts: Foto von RW Decker. – http://hvo.wr.usgs.gov/gallery/maunaloa/1984/2441061_caption.html, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3157962)

Für diese überschwängliche vulkanische Phase in der Geschichte des Mars gibt es laut Kremer viele Beweise, während Beweise für die frühere, explosive Phase insbesondere mit Orbitalinstrumenten nicht so leicht zu finden sind.

„Zu verstehen, wie wichtig explosiver Vulkanismus auf dem frühen Mars war, ist letztendlich wichtig für das Verständnis des Wasserhaushalts im Marsmagma, der Grundwasserhäufigkeit und der Dicke der Atmosphäre“, sagte Kremer.

Orbitale Augen auf dem Mars

Im Moment müssen alle Wissenschaftler diese Lagerstätte mit Orbitalinstrumenten untersuchen. Kremer und seine Kollegen verwendeten hochauflösende Bilder der NASA Mars-Aufklärungsorbiter (MRO), um die Geologie des Gebiets im Detail zu untersuchen. Wie Kremer in a . sagte Pressemitteilung , gingen sie bei der Untersuchung der Gegend einen anderen Weg.

„Diese Arbeit wich methodisch von dem ab, was andere Leute gemacht haben, indem sie die physische Form der Terrains untersuchten, die aus diesem Grundgestein bestehen“, sagte Kremer. „Wie ist die Geometrie, die Dicke und die Ausrichtung der Schichten, aus denen es besteht? Wir haben festgestellt, dass die Erklärung für explosiven Vulkanismus und Ascheregen alle richtigen Kästchen ankreuzt, während alle alternativen Ideen dafür, was diese Lagerstätte sein könnte, in mehreren wichtigen Punkten mit dem, was wir aus der Umlaufbahn beobachten, nicht übereinstimmen.“

Eines der Dinge, die diese Ablagerung von anderen effusiven Lavastromgebieten unterscheiden, ist die Verteilung der Lava selbst. Während eine effusive Strömung im Grunde flüssiges Gestein über die Oberfläche ausbreiten würde, wo es sich in tief liegenden Gebieten ansammeln würde, befindet sich diese Ablagerung in langen kontinuierlichen Schichten über Tälern, Kratern, Hügeln und anderen Merkmalen. Laut Kremer stimmt dies viel eher mit Ascheablagerungen bei einer explosiven Eruption als mit Lavaströmen überein.

Die kontinuierliche Ablagerung schließt auch das Impact-Szenario aus. Der Isidis-Einschlag, der das Isidis-Becken geschaffen hat, kann keine so gleichmäßige Ascheschicht erzeugt haben. Außerdem wird die Asche über einigen der durch den Isidis-Einschlag entstandenen Strukturen abgelagert.

Auch der Zustand des Olivins selbst schließt das Wirkungsszenario aus. Der Olivin weist einen anhaltenden und weit verbreiteten Kontakt mit Wasser auf. Das Olivin wurde durch diesen Kontakt viel stärker verändert als andere Olivine auf dem Mars. Die Autoren sagen, dass dieses Olivin nur vom Aschefall stammt, da es viel poröser ist als andere Gesteine ​​und das Wasser hätte mit dem Olivin in Kontakt kommen können.

Kann ein Rover das Rätsel lösen?

Es ist schwierig, sich bei etwas absolut sicher zu sein, das man nur aus dem Orbit studieren kann. Zum Glück ist ein Rover in diese Richtung unterwegs.

Im Jahr 2020 wird der Mars-2020-Rover der NASA auf den Weg zum Mars starten. Sein Landeplatz? Die Kratersee , das sich in der Olivin-Lagerstätte befindet. Es gibt exponierte Bereiche mit Olivin, die für den Rover zugänglich sind, und es scheint sicher, dass der Rover 2020 sie untersuchen wird.

Das Konzept dieses Künstlers zeigt den Mars-2020-Rover der NASA, der den Mars erforscht. Bildnachweis: NASA

„Das Spannende ist, dass wir sehr bald sehen werden, ob ich richtig oder falsch liege“, sagte Kremer. „Das ist also ein wenig nervenaufreibend, aber wenn es kein Aschefall ist, wird es wahrscheinlich etwas viel Seltsameres. Das macht genauso viel Spaß, wenn nicht sogar noch mehr.“

„Eine der Top-10-Entdeckungen von Mars 2020 wird es sein, 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 hineinpasst, wissen wir etwas über die Ära des explosiven Vulkanismus auf dem Mars. Als Erweiterung werden wir etwas über das antike Marswasser wissen. Aus diesem Grund wissen wir etwas über die antike Marsatmosphäre. Von dort werden wir etwas über die Bewohnbarkeit des Mars wissen.

Machen Rätsel nicht Spaß?