Der Mars hat zwei Gesichter. Nein nicht jene Art von Gesichtern, aber die bemerkenswerten Unterschiede zwischen der Nord- und Südhalbkugel. Der Mars hat im Norden Tiefland und im Süden Hochland. Diese Diskrepanz hat Planetenforscher seit langem verwirrt, aber die meisten waren sich einig, dass zu Beginn der Marsgeschichte Einschläge die zweigesichtige Landschaft des Planeten geprägt haben. Aber viele waren sich nicht einig, ob mehrere kleine Einschläge oder ein großer für die Gestaltung der Marsoberfläche verantwortlich waren. Jetzt haben Wissenschaftler des California Institute of Technology durch Computermodellierung gezeigt, dass die Dichotomie des Mars, wie das geteilte Terrain genannt wurde, tatsächlich durch einen riesigen Einschlag zu Beginn der Planetengeschichte erklärt werden kann.
„Die Dichotomie ist wohl das älteste Merkmal auf dem Mars“, sagte Oded Aharonson vom Caltech. Wissenschaftler glauben, dass die Unterschiede in den hemisphärischen Merkmalen vor mehr als vier Milliarden Jahren entstanden sind.
Zuvor haben Wissenschaftler die Idee, dass ein einzelner riesiger Impaktor die niedrigeren Erhebungen und die dünnere Kruste der nördlichen Region des Mars geschaffen hat, ignoriert, sagt Margarita Marinova, eine Doktorandin am Caltech und eine der Hauptautoren der Studie.
Zum einen, erklärte Marinova, wurde angenommen, dass ein einzelner Einschlag einen kreisförmigen Fußabdruck hinterlassen würde, aber der Umriss der nördlichen Tieflandregion ist elliptisch. Auch ein Kraterrand fehlt deutlich: Die Topographie steigt vom Tiefland zum Hochland ohne eine Lippe aus konzentriertem Material dazwischen, wie es bei kleinen Kratern der Fall ist, fließend an. Schließlich glaubte man, dass ein riesiger Impaktor die Aufzeichnungen über sein eigenes Vorkommen auslöschen würde, indem er einen großen Teil des Planeten schmolz und einen Magmaozean bildete.
„Wir wollten zeigen, dass es möglich ist, ein großes Loch zu bohren, ohne den Großteil der Marsoberfläche zu schmelzen“, sagt Aharonson. Das Team modellierte eine Reihe von Projektilparametern, die einen Hohlraum von der Größe und Elliptizität des Marstieflands ergeben könnten, ohne den gesamten Planeten zu schmelzen oder einen Kraterrand zu bilden.
Das Team führte über 500 Computersimulationen durch, die verschiedene Energien, Geschwindigkeiten und Aufprallwinkel kombinierten. Schließlich konnten sie einen „Sweet Spot“ eingrenzen – eine Reihe von Parametern für einen einzelnen Aufprall, die genau den Kratertyp ergeben würden, der auf dem Mars gefunden wurde. Ihr dedizierter Supercomputer ermöglichte es ihnen, Simulationen durchzuführen, die in der Vergangenheit nicht ausgeführt wurden. „Die Möglichkeit, nach Parametern zu suchen, die einen mit Beobachtungen kompatiblen Aufprall ermöglichen, wird durch die dedizierte Maschine von Caltech ermöglicht“, sagte Aharonson.
Die durch den Sweetspot skizzierten bevorzugten Simulationsbedingungen legen eine Aufprallenergie von etwa 1029 Joule nahe, was 100 Milliarden Gigatonnen TNT entspricht. Der Impaktor hätte den Mars in einem Winkel zwischen 30 und 60 Grad getroffen, während er mit 6 bis 10 Kilometern pro Sekunde unterwegs war. Durch die Kombination dieser Faktoren berechnete Marinova, dass das Projektil einen Durchmesser von etwa 1.600 bis 2.700 Kilometern hatte.
Schätzungen der Energie des Mars-Einschlags ordnen ihn genau zwischen dem Einschlag ein, von dem angenommen wird, dass er vor 65 Millionen Jahren zum Aussterben der Dinosaurier auf der Erde geführt hat, und dem, von dem angenommen wird, dass er vor vier Milliarden Jahren den Mond unseres Planeten extrudiert hat.
Marinova sagte, der Zeitpunkt der Entstehung unseres Mondes und der Dichotomie des Mars sei kein Zufall. „Einschläge dieser Größenordnung traten erst zu Beginn der Geschichte des Sonnensystems auf“, sagt sie. Die Ergebnisse dieser Studie sind auch auf das Verständnis großer Einschlagsereignisse auf anderen Himmelskörpern anwendbar, wie dem Aitken-Becken auf dem Mond und dem Caloris-Becken auf dem Merkur.
Dieser Bericht, der in der Nature-Ausgabe vom 26. Juni veröffentlicht wurde, geht einher mit zwei anderen Artikeln über die Dichotomie des Mars. Eine von Jeffrey Andrews-Hanna und Maria Zuber vom MIT und Bruce Banerdt vom JPL veröffentlichte untersucht die gravitative und topographische Signatur der Dichotomie mit Informationen von den Mars-Orbitern. Ein weiterer begleitender Bericht einer Gruppe an der UC Santa Cruz unter der Leitung von Francis Nimmo untersucht die erwarteten Folgen von Mega-Auswirkungen.
Ursprüngliche Nachrichtenquelle: EurekAlert