Vor Milliarden von Jahren war der Mars einst ein ganz anderer Ort als der kalte und ausgetrocknete Ort, der er heute ist. Im Grunde hatte es eine dickere, wärmere Atmosphäre und flüssiges Wasser, das auf seiner Oberfläche floss, und vielleicht sogar Leben! Der Grund dafür ist, dass der Mars wie die Erde ein planetarisches Magnetfeld hatte, das in seinem Kern durch Aktion erzeugt wurde. Aber als dieses Feld verschwand, begannen sich die Dinge drastisch zu ändern!
Jahrelang glaubten Wissenschaftler, dass dieses Feld vor über 4 Milliarden Jahren verschwand, was dazu führte, dass die Marsatmosphäre langsam vom Sonnenwind entfernt wurde. Aber nach neue Forschung unter der Leitung der University of British Columbia (UBC) hat dem Verschwinden dieses Magnetfelds neue Beschränkungen auferlegt, was darauf hindeutet, dass das Magnetfeld des Mars früher (und Hunderte von Millionen Jahren länger) existierte als bisher angenommen.
Die Studie, die ihre Ergebnisse beschreibt, die kürzlich in der Zeitschrift erschienen ist Wissenschaftliche Fortschritte ,wurde von Anna Mittelholz geleitet – einer Postdoktorandin am Department of Earth, Ocean and Atmospheric Sciences der UBC. Sie wurde von Catherine Johnson, einer leitenden Wissenschaftlerin an der Institut für Planetologie (PSI) und einem internationalen Forscherteam.
Einst hatte der Mars ein erdähnliches Magnetfeld, das verhinderte, dass seine Atmosphäre entfernt wurde. Bildnachweis: NASA
Wie bei der Erde wird angenommen, dass das globale Magnetfeld des Mars das Ergebnis eines Dynamoeffekts war, der durch die Aktion in seinem Kern verursacht wurde. Dies tritt auf, wenn sich ein flüssiger äußerer Kern um einen festen äußeren Kern dreht, in der entgegengesetzten Richtung der Rotation des Planeten. Leider verschwand das Magnetfeld, was dazu führte, dass die Atmosphäre des Planeten im Laufe der Zeit so stark abgemagert wurde, dass sie extrem dünn wurde (wie sie heute ist).
Wissenschaftler führen dies auf die geringere Masse und Dichte des Mars (im Vergleich zur Erde) zurück, was zu einer schnelleren Abkühlung seines Inneren führte. Dies führte dazu, dass der äußere Kern des Planeten fest wurde, wodurch der Mars-Dynamo-Effekt gestoppt wurde. Inzwischen wird angenommen, dass sich sein innerer Kern in einem flüssigen Zustand befindet, da der Druck im Inneren des Mars zu niedrig ist, um ihn zu verfestigen.
In der Vergangenheit haben sich Wissenschaftler auf die Untersuchung magnetisierter Gesteine auf und unter der Marsoberfläche verlassen, um die Geschichte des Magnetfelds des Planeten zu rekonstruieren – insbesondere Lavagestein. Diese Gesteinsart stammt aus dem Erdmantel und wird dann durch vulkanische Aktivität und Oberflächenerneuerung an die Oberfläche gebracht. Wenn die Lava an die Oberfläche kommt und abkühlt, richten sich ihre Mineralien nach dem globalen Magnetfeld aus.
Nach der Untersuchung magnetisierter Oberflächengesteinsproben stellten Wissenschaftler fest, dass vor 4,3 bis 4,2 Milliarden Jahren ein Dynamo aktiv war. Gesteinsproben, die aus drei großen Becken entnommen wurden – Hellas, Argyre und Isidis – die sich vor 3,9 Milliarden Jahren bildeten – führten jedoch die meisten Wissenschaftler zu dem Schluss, dass der Dynamo zu diesem Zeitpunkt inaktiv war.
Aber nach der Analyse neuer Daten der NASA Marsatmosphäre und flüchtige EntwicklungN (MAVEN) Orbiter wurde dem Team ein anderes Bild präsentiert. Wie Mittelholz in einem kürzlich erschienenen UBC erklärte Pressemitteilung :
„Wir stellen fest, dass der Mars-Dynamo vor 4,5 Milliarden Jahren (4,5 Ga) und vor 3,7 Milliarden Jahren betrieben wurde. Das Dynamo-Timing ist ein großer Teil der Evolution eines Planeten, und was wir finden, unterscheidet sich stark von dem, was wir bisher dachten. Der Dynamo sagt uns etwas über die thermische Geschichte des Planeten, seine Entwicklung und wie er zu dem geworden ist, was er heute ist, und er ist für jeden der terrestrischen Planeten – Erde, Mars, Venus und Merkur – einzigartig.“
Frühere Daten zum Magnetismus auf dem Mars wurden von der Mars Global Surveyor (MGS)-Satellit, der zwischen 1999 und 2006 den Roten Planeten umkreiste. Diese NASA-Mission führte ihre Beobachtungen größtenteils in einer Entfernung von 400 km (250 Meilen) von der Oberfläche durch. Die MAVEN-Mission, die 2014 begann, den Mars zu umkreisen, konnte schwächere Signale empfangen, da sie bis zu 135 km (84 Meilen) von der Oberfläche entfernt operierte.
Die neuen MAVEN-Daten fanden klare Hinweise auf ein Magnetfeld, das vom Lavastrom Lucus Planum stammt, der sich vor etwa 3,7 Milliarden Jahren gebildet hat und Hinweise auf ein Magnetfeld zeigten. Dies deutet darauf hin, dass ein Mars-Magnetfeld viel später existierte, als frühere Studien aus anderen Gebieten nahelegen.
Der Lavastrom von Grove Plane. Bildnachweis: NASA
Als Johnson – der auch Professor am Department of Earth, Ocean and Atmospheric Sciences der UBC und wissenschaftlicher Berater von Mittelholz ist – erklärt :
„Das Alter für den neueren Dynamo ergibt sich aus der Korrelation magnetischer Signale mit einem jungen (3,7 Ga) Lavastrom. Insbesondere sehen wir ein 'Loch' im Magnetfeldsignal über einem kleinen Krater in der Strömung, der bis zum Grund der Strömung vordringt, so dass wir wissen, dass dieser kleine Krater das magnetische Signal entfernt hat: Dies sagt uns, dass die magnetisierten Gesteine in fließen, nicht nur viel tiefer vergraben. Das Fließalter kommt vom Kraterzählen auf dem Fließen.“
Darüber hinaus stellten sie das Vorhandensein eines Magnetfelds geringer Intensität über dem Borealis-Becken auf der Nordhalbkugel des Planeten fest. Dies ist eines der ältesten Merkmale auf dem Mars, das sich vor 4,5 Milliarden Jahren gebildet hat, zu einer Zeit, als der Mars selbst etwas mehr als 100 Millionen Jahre alt war. Diese beiden Beobachtungen weisen auf die Existenz eines Dynamos zu einem sehr frühen Zeitpunkt in der Geschichte des Mars hin, der eine halbe Milliarde Jahre länger dauerte, als viele Wissenschaftler dachten.
Um das Fehlen magnetisierter Gesteine in den Becken von Hellas, Argyre und Isidis zu erklären, bieten die Forscher zwei mögliche Erklärungen an. Einerseits kann der Dynamo vor der Bildung dieser Becken gestoppt und später wieder gestartet werden. Andererseits ist es möglich, dass die Einschläge, die sie bildeten, die Kruste verdrängten, die die Mineralien enthielt, die eine starke magnetische Signatur tragen könnten.
Der Jezero-Krater auf dem Mars ist der Landeplatz für den Perseverance-Rover der NASA. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/ASU
Auf jeden Fall könnten diese Ergebnisse neue Erkenntnisse über die geologische Geschichte des Mars und seinen inneren Aufbau liefern. Als Johnson erklärt :
„Wenn ein felsiger Planet oder Mond ein globales Magnetfeld wie auf der Erde hat, entweder heute oder irgendwann in der Vergangenheit, sagt uns dies über das tiefe Innere des Planeten zu dieser Zeit. Darüber hinaus deuten neue Ergebnisse für den Dynamo bei 3,7 Ga darauf hin, dass der Mars-Dynamo zu einer Zeit mit sehr unterschiedlichen klimatischen Bedingungen auf dem Mars aktiv gewesen sein könnte, insbesondere als sich viele der Talnetzwerke bildeten.“
Insbesondere die Fähigkeit von MAVEN, Signale von kleineren Strukturen auf und in der Nähe der Oberfläche aufzunehmen, ermöglichte es dem Forschungsteam, zu unterscheiden, ob es von der Oberfläche oder von älteren Gesteinen stammt, die tiefer in der Kruste vergraben sind. Auf jeden Fall fragen sich diese neuen Erkenntnisse, was Wissenschaftler finden könnten, wenn sie noch genauer hinsehen könnten.
Schließlich wimmelt es auf dem Mars von Kratern, die künftige Missionen genauer untersuchen können – vor allem, wenn es um Rover oder Ballons geht. Zum Beispiel die Ausdauer Rover landet 2021 auf dem Mars, er wird im Jezero-Krater landen – der sich am Rand des Isidris-Beckens befindet. Neben Beweisen für die Bewohnbarkeit in der Vergangenheit (und möglicherweise für früheres Leben, Daumen drücken!) könnte es auch Dinge über die geologische Vergangenheit des Mars aufdecken.
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