Dank der vielen Missionen, die in den letzten Jahren den Mars untersucht haben, wissen Wissenschaftler, dass der Planet vor etwa 4 Milliarden Jahren ein ganz anderer Ort war. Der Mars hatte nicht nur eine dichtere Atmosphäre, sondern war auch ein wärmerer und feuchterer Ort, an dem flüssiges Wasser einen Großteil der Oberfläche des Planeten bedeckte. Leider wie Der Mars hat seine Atmosphäre verloren im Laufe von Hunderten von Millionen Jahren verschwanden diese Ozeane nach und nach.
Wann und wo sich diese Ozeane gebildet haben, war Gegenstand vieler wissenschaftlicher Untersuchungen und Debatten. nach a neue Studie von einem Forscherteam der UC Berkeley wurde die Existenz dieser Ozeane mit dem Aufstieg des Vulkansystems Tharis in Verbindung gebracht. Sie vermuten weiter, dass sich diese Ozeane mehrere hundert Millionen Jahre früher als erwartet gebildet haben und nicht so tief waren, wie bisher angenommen.
Die Studie mit dem Titel „ Zeitmessung der Ozeane auf dem Mars aufgrund der Deformation der Küstenlinie “, erschien kürzlich in der wissenschaftlichen ZeitschriftNatur.Die Studie wurde von Robert I. Citron, Michael Manga und Douglas J. Hemingway durchgeführt – einem Doktoranden, Professor und Postdoktoranden der Institut für Geo- und Planetologie und der Zentrum für integrative Planetenwissenschaft an der UC Berkeley (bzw.).
Der frühe Ozean namens Arabia (links, blau) hätte so ausgesehen, als er sich vor 4 Milliarden Jahren auf dem Mars bildete, während der Deuteronilus-Ozean (rechts), etwa 3,6 Milliarden Jahre alt, eine kleinere Küstenlinie hatte. Bildnachweis: Robert Citron/UC Berkeley
Wie Michael Manga kürzlich in einer Berkeley News erklärte Pressemitteilung :
„Die Annahme war, dass sich Tharsis eher schnell und früh als allmählich bildete und dass die Ozeane später kamen. Wir sagen, dass die Ozeane älter sind als die Lavaausbrüche, aus denen Tharsis hervorgegangen ist, und sie begleiten.“
Die Debatte über die Größe und Ausdehnung der vergangenen Ozeane des Mars ist auf einige beobachtete Inkonsistenzen zurückzuführen. Als der Mars seine Atmosphäre verlor, wäre sein Oberflächenwasser im Wesentlichen zu unterirdischem Permafrost gefroren oder in den Weltraum entwichen. Diejenigen Wissenschaftler, die nicht glauben, dass der Mars einst Ozeane hatte, weisen darauf hin, dass die Schätzungen, wie viel Wasser versteckt sein oder verloren haben könnte, nicht mit den Schätzungen über die Größe der Ozeane übereinstimmen.
Außerdem reicht das jetzt in den Polkappen konzentrierte Eis nicht aus, um einen Ozean zu bilden. Dies bedeutet, dass entweder weniger Wasser auf dem Mars vorhanden war als frühere Schätzungen vermuten ließen, oder dass ein anderer Prozess für den Wasserverlust verantwortlich war. Um dies zu lösen, erstellten Citron und seine Kollegen ein neues Marsmodell, bei dem sich die Ozeane vor oder gleichzeitig mit dem größten vulkanischen Merkmal des Mars bildeten – Tharsis Montes vor etwa 3,7 Milliarden Jahren.
Ein koloriertes Bild der Marsoberfläche, aufgenommen vom Mars Reconnaissance Orbiter. Die Linie von drei Vulkanen ist die Tharsis Montes, mit Olympus Mons im Nordwesten. Valles Marineris liegt im Osten. Bild: NASA/JPL-Caltech/Arizona State University
Da Tharsis zu dieser Zeit kleiner war, verursachte es nicht die gleiche Krustendeformation wie später. Dies gilt insbesondere für die Ebenen, die den größten Teil der nördlichen Hemisphäre bedecken und von denen angenommen wird, dass sie ein alter Meeresboden waren. Da diese Region nicht denselben geologischen Veränderungen unterworfen war, die später eingetreten wären, wäre sie flacher gewesen und hätte etwa die Hälfte des Wassers gehalten.
„Die Annahme war, dass sich Tharsis eher schnell und früh als allmählich bildete und dass die Ozeane später kamen“, sagte Manga. 'Wir sagen, dass die Ozeane älter sind als die Lavaausbrüche, die Tharsis gemacht haben.'
Darüber hinaus stellte das Team die Theorie auf, dass die vulkanische Aktivität, die Tharsis geschaffen hat, für die Bildung der frühen Ozeane des Mars verantwortlich sein könnte. Grundsätzlich hätten die Vulkane Gase und Vulkanasche in die Atmosphäre gespuckt, was zu einem Treibhauseffekt geführt hätte. Dies hätte die Oberfläche so erwärmt, dass sich flüssiges Wasser bilden konnte, und auch unterirdische Kanäle geschaffen, die es dem Wasser ermöglichten, die nördlichen Ebenen zu erreichen.
Ihr Modell widerspricht auch anderen früheren Annahmen über den Mars, wonach seine vorgeschlagenen Küstenlinien sehr unregelmäßig sind. Im Wesentlichen variiert die Höhe von dem, was auf dem alten Mars als „Wasserfront“-Grundstück angenommen wird, um bis zu einem Kilometer; während auf der Erde die Küstenlinien eben sind. Auch dies lässt sich durch das Wachstum der Vulkanregion Tharsis vor etwa 3,7 Milliarden Jahren erklären.
Eine Karte des Mars zeigt heute, wo Wissenschaftler mögliche antike Küstenlinien identifiziert haben, die vor Milliarden von Jahren möglicherweise von intermittierenden Ozeanen geätzt wurden. Bildnachweis: Robert Citron/UC Berkeley.
Anhand aktueller geologischer Daten des Mars konnte das Team verfolgen, wie sich die Unregelmäßigkeiten, die wir heute sehen, im Laufe der Zeit gebildet haben könnten. Dies hätte begonnen, als der erste Ozean des Mars (Arabien) sich vor 4 Milliarden Jahren zu bilden begann und die ersten 20 % des Wachstums von Tharsis Montes erlebte. Als die Vulkane wuchsen, wurde das Land deprimiert und die Küstenlinie veränderte sich im Laufe der Zeit.
In ähnlicher Weise können die unregelmäßigen Küstenlinien eines nachfolgenden Ozeans (Deuteronilus) durch dieses Modell erklärt werden, indem darauf hingewiesen wird, dass er während der letzten 17% des Wachstums von Tharsis – vor etwa 3,6 Milliarden Jahren – entstanden ist. Auf diese Weise könnte auch das Merkmal von Isidis erklärt werden, das ein uralter Seeboden zu sein scheint, der leicht von der Utopia-Küste entfernt ist. Als sich der Boden verformte, hörte Isidis auf, Teil des nördlichen Ozeans zu sein und wurde zu einem zusammenhängenden Seegrund.
'Diese Küstenlinien könnten durch eine große Menge flüssigen Wassers ersetzt worden sein, die vor und während der Einlagerung von Tharsis existierte, anstatt danach', sagte Citron. Dies stimmt sicherlich mit dem beobachtbaren Effekt überein, den Tharsis Mons auf die Topographie des Mars hatte. Seine Masse erzeugt nicht nur eine Ausbuchtung auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten (der Vulkankomplex Elysium), sondern ein massives Canyonsystem dazwischen (Valles Marineris).
Diese neue Theorie erklärt nicht nur, warum frühere Schätzungen über die Wassermenge in den nördlichen Ebenen ungenau waren, sie kann auch die Talnetzwerke (durch fließendes Wasser geschnitten) erklären, die ungefähr zur gleichen Zeit auftauchten. Und in den kommenden Jahren kann diese Theorie durch die Robotermissionen getestet werden, die die NASA und andere Weltraumbehörden zum Mars schicken.
Das Konzept dieses Künstlers vom August 2015 zeigt den Mars-Lander InSight der NASA, der vollständig für die Untersuchung des tiefen Inneren des Mars eingesetzt wird. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Betrachten Sie die NASA Innenerkundung mit seismischen Untersuchungen, Geodäsie und Wärmetransport (InSight)-Mission, deren Start für Mai 2018 geplant ist. Sobald dieser Lander den Mars erreicht, wird er eine Reihe fortschrittlicher Instrumente verwenden – darunter ein Seismometer, eine Temperatursonde und ein radiowissenschaftliches Instrument –, um das Innere des Mars zu vermessen und mehr darüber zu erfahren seine geologische Aktivität und Geschichte.
Die NASA geht unter anderem davon aus, dass InSight die im Inneren eingefrorenen Überreste des alten Mars-Ozeans und möglicherweise sogar flüssiges Wasser entdecken könnte. Neben dem März 2020 Rover, der ExoMars 2020 und eventuellen bemannten Missionen sollen diese Bemühungen ein vollständigeres Bild der Mars-Vergangenheit liefern, einschließlich der Zeit, in der große geologische Ereignisse stattfanden und wie sich dies auf den Ozean und die Küsten des Planeten ausgewirkt haben könnte.
Je mehr wir darüber erfahren, was in den letzten 4 Milliarden Jahren auf dem Mars passiert ist, desto mehr erfahren wir über die Kräfte, die unser Sonnensystem geformt haben. Diese Studien tragen auch wesentlich dazu bei, Wissenschaftlern dabei zu helfen, zu bestimmen, wie und wo sich lebensgefährdende Bedingungen bilden können. Dies (hoffen wir) wird uns helfen, eines Tages Leben in einem anderen Sternensystem zu lokalisieren!
Die Ergebnisse des Teams waren auch Gegenstand von ein Papier das wurde diese Woche auf der 49. Mond- und Planetenwissenschaftskonferenz in The Woodlands, Texas.
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