Eiskappen auf dem Mars von „entscheidender Bedeutung“ –sie sind jünger als gedacht
Eine lang erprobte Methode findet erstmals außerhalb der Erde Anwendung. Im Fokus stehen die Eiskappen auf dem Mars. Eine Studie zeigt wichtige Erkenntnisse.
München – Wie die Erde auch, hat der Mars einen magnetischen Nord- und Südpol, die mit Eiskappen bedeckt sind. Für die Forschung sind die von entscheidender Bedeutung. Doch bislang hat die Menschheit einen wichtigen Prozess bislang nur auf der Erde beobachtet. Dieser ist auch in den Fokus auf dem roten Planeten gerückt. Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben eine Studie in der Fachzeitschrift Nature mit wichtigen Erkenntnissen veröffentlicht, wie aus einer Mitteilung hervorgeht.
„Isostatische Anpassung“: Forscher übertragen Methode von der Erde auf den Mars
Auf der Erde analysieren Forschende, wie schnell sich Landflächen seit der letzten Eiszeit bis heute bewegen. Die massiven Eisschichten drückten die Erdoberfläche nach unten, und als das Eis schmolz, hob sich die Oberfläche wieder. Dieser Prozess, bekannt als glaziale isostatische Anpassung, ist besonders in Skandinavien zu beobachten, wo sich die Oberfläche um bis zu einem Zentimeter pro Jahr hebt. „Die Beobachtung und das Verständnis der glazialen isostatischen Anpassung waren für die Erdwissenschaften von entscheidender Bedeutung – bisher jedoch nur für die Erde“, erklärt, Adrien Broquet, Leiter der Studie.
Diese Erkenntnisse sind entscheidend für das Verständnis der inneren Struktur eines Planeten. Ein ähnliches Phänomen hat das Team um Broquet nun auf dem Mars untersucht. Dies ermöglicht es, mehr über den Mars zu erfahren und das Alter der Eiskappen an den Polen zu bestimmen. „Die Berechnung der durch die Eisschicht verursachten Deformationen am Nordpol des Mars ist entscheidend, um die innere Struktur des Planeten zu bestimmen“, so Broquet. Erst zuletzt veränderte eine Studie das Verständnis vom Mars.
Oberer Mantel des Mars ist „hochviskos und wesentlich starrer“ als die Erde
Der Nordpol des Mars ist von einer etwa 1000 Kilometer breiten und drei Kilometer dicken Eisschicht bedeckt. Im Gegensatz zu den Bewegungen der Erdoberfläche in Skandinavien ist der Prozess auf dem Mars jedoch langsamer. „Wir zeigen, dass die Eisschicht den darunterliegenden Boden mit einer Rate von bis zu 0,13 Millimeter pro Jahr in den Mantel drückt“, beschreibt Broquet. Dr. Ana-Catalina Plesa ergänzt: „Die geringen Deformationsraten zeigen, dass der obere Mantel des Mars kalt, hochviskos und wesentlich starrer ist als der der Erde“.
Was ist Viskosität?
Die Viskosität beschreibt, wie intensiv sich ein Material vor dem Zerfließen wehrt. Beeinflusst wird sie durch die Art von Material und die Temperatur. Honig und Kunststoff sind zwei Beispiele, die sich bei hohen Temperaturen leichter zerfließen und bei niedrigen Temperaturen steifer werden. Diese haben eine höhere Viskosität. Die Gesteine im Erdmantel sind eine Billion Mal zähflüssiger als Asphalt.
Quelle: Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Bereits 2003 und 2005 entsandten die ESA mit Mars Express und die NASA mit dem Mars Reconnaissance Orbiter Sonden zum Mars, die die nördlichen Polkappen abbildeten. Auch das an der Forschung beteiligte GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung in Potsdam berichtet, dass der Mars trotz seiner schweren Eismassen nahezu unverformt bleibt.
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Eissicht auf dem Mars bewegt Oberfläche zehn bis hundert-mal weniger als auf der Erde
Die Ursache für diese geringe Verformung war lange unklar. Broquet und sein Team haben nun Antworten gefunden. Die hohe Viskosität und die Kälte des Marsinneren verhinderten eine stärkere Verformung der Oberfläche. Die Viskosität des oberen Mantels des Mars sei zehn- bis hundertmal höher als die der Erde, was auf extrem niedrige Temperaturen im Marsinneren hindeutet. Auch über den Kern des Mars machten sich Forscher zuletzt Gedanken.
Prof. Doris Breuer, Mitautorin der Studie, erklärt: „Obwohl wir davon ausgehen, dass der Nordpol des Mars kalt ist, zeigen unsere Modelle dennoch die Existenz lokaler Schmelzzonen im Mantel nahe dem Äquator“. In äquatorialen Regionen gebe es Hinweise auf jüngere vulkanische Aktivität. Zudem sei die Eiskappe am Mars-Nordpol die jüngste geologische Struktur dieser Größe auf dem Mars und nur etwa zwei bis zwölf Millionen Jahre alt. (bk)