Zeitreise in die Marsvergangenheit

Wenn man 3,5 Milliarden Jahre in der Zeit zurückreisen könnte, wie würde der Mars wohl aussehen? Mit Hilfe von NASA’s Curiosity Rover bekommen Wissenschaftlern ein immer besseres Bild davon. Bereits im Jahre 2017 entdeckte Curiosity im Gale-Krater ein Netzwerk von Strukturen, die an Trockenrisse erinnern, wie wir sie von getrocknetem Schlamm und Matsch auf der Erde kennen. Nun runden neue Daten von Curiosity dieses Bild ab, denn der Marsrover hat jüngst Salzablagerungen im Gale-Krater entdeckt.

Untersuchungsgebiet Gale-Krater

Der Gale-Krater ist der Überrest eines gewaltigen Einschlags. Sein Durchmesser beträgt etwa 154 km, sein Alter wird auf 3,5 bis 3,8 Milliarden Jahre geschätzt. Benannt wurde er nach dem australischen Astronomen Walter Frederick Gale. Seit August 2012 wird dieser Impaktkrater von Curiosity erforscht. Aus den Daten des Rovers konnten die Wissenschaftler rekonstuieren, wie das von Wasser und Wind getragene Sediment allmählich Schicht für Schicht den Kraterboden füllte. Nachdem das Sediment ausgehärtet war, formte der Wind den geschichteten Fels zum in der Mitte des Kraters hoch aufragenden Zentralberg „Mount Sharp“, der derzeit von „Curiosity“ erkundet wird. Jede Schicht, die jetzt an den Hängen des Berges freigelegt ist, enthüllt eine andere Ära der Marsgeschichte und enthält Hinweise auf die damalige Umwelt.

„Stellen Sie sich Teiche vor, die sich auf dem Boden des Gale-Kraters befinden“, erläutern die Missionsverantwortlichen der NASA. „Bäche könnten die Ränder des Kraters überspült und durchbrochen haben und zum Grund gelaufen sein. Wenn wir die Geschichte im Zeitraffern beobachten könnten, dann würden wir sehen, wie diese Wasserwege überliefen und dann austrocknen – ein Zyklus, der sich wahrscheinlich über Jahrmillionen hinweg viele Male wiederholt hat.“

Urzeitliche Salzteiche

Wie die Forscher um William Rapin vom California Institute of Technology“ (Caltech) aktuell im Fachjournal „Nature Geoscience“ (DOI: 10.1038/s41561-019-0458-8) berichten, interpretieren sie die mit Mineralssalzen angereicherten Gesteine als Hinweise auf flache Salzteiche, die immer wieder Abfolgen von Überlauf und Austrocknung durchlaufen haben. In den Ablagerungen sehen die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen Merkmale für Klimaschwankungen während des Übergangs von einer feuchteren Umwelt in die eisige Wüste, die die Marsumwelt heute charakterisiert. Rapin und Kollegen beschreiben Salze, die in einem 150 Meter hohen Abschnitt von Sedimentgesteinen mit der NASA-Bezeichnung “Sutton Island” gefunden wurden, den Curiosity 2017 besuchte. Basierend auf einer Reihe von Schlammrissen an einem als “Old Soaker” benannten Ort, wussten die Wissenschaftler bereits, dass es in der Gegend zeitweise trockener war.

„Wenn ein See vollständig austrocknet, bleiben in der Regel Ablagerungen reiner Salzkristalle zurück“, erläutern die Wissenschaftler. „Die Salze von Sutton Island allerdings sind anders: Zum einen handelt es sich um Mineralsalze, nicht um Tafelsalz. Sie sind zudem mit Sedimenten vermischt, was darauf hindeutet, dass sie in einer feuchten Umgebung kristallisierten – möglicherweise direkt unter verdampfenden flachen Teichen, die mit Salzwasser gefüllt waren.“

Quisquiro-Salzsee in Südamerikas Altiplano als analoge Modellregion

Angesichts der Ähnlichkeit von Erde und Mars in ihren frühen Anfängen spekulieren Rapin und Kollegen nun, dass Sutton Island den Salzseen im südamerikanischen Altiplano geglichen haben könnten. Hier führen Bäche und Flüsse, die von Gebirgszügen in dieses trockene Hochplateau fließen, zu geschlossenen Becken, die wohl dem alten Gale-Krater des Mars ähneln. Seen auf dem Altiplano sind wie einst im Gale-Krater stark vom Klima beeinflusst.

“Während der Trockenperioden werden die Altiplano-Seen flacher und einige können vollständig austrocknen”, erläutert Rapin. “Die Tatsache, dass sie vegetationsfrei sind, lässt sie sogar ein wenig wie Teiche auf dem Mars aussehen.”

Die Wissenschaftler wissen durch die untersuchten Schichten im Krater, dass der Mars großen Klimaschwankungen mit trockenen und nassen Perioden ausgesetzt war. Nun wollen sie herausfinden, wann genau die trockene Phase begann und wie lange die Transformation der nun rekonstruierten Landschaft dauerte. Weiters soll aufgeklärt werden, welche Formationen eher Flüssen oder starken Winden zuzuordnen sind.

Originalpublikation:

Rapin W., et al., 2019: An interval of high salinity in ancient Gale crater lake on Mars. Nature Geoscience, DOI: https://doi.org/10.1038/s41561-019-0458-8

Links:

Video: A Guide to Gale crater:

NASA-JPL Mission report for media

Information to NASA’s Curiosity Mars Mission

Autor: Hubert Untersteiner (ÖWF)