Ein Blick tiefer unter die Erdoberfläche kann uns viel über ihre Geschichte und ihre geologische Beschaffenheit sagen, und das gilt für jeden anderen Planeten.
Jetzt hat der InSight-Lander auf der Marsoberfläche unseren ersten eingehenden Blick auf das ermöglicht, was sich direkt unter der Oberfläche des roten Planeten befindet.
Das Seismometer an Bord von InSight – SEIS oder Seismic Experiment for Interior Structure genannt – zeigt auf eine flache Sedimentschicht, die zwischen gehärteten Gesteinen aus Lavaströmen eingeschlossen ist und bis in eine Tiefe von etwa 200 Metern reicht.
Dies könnte uns viel darüber sagen, wie der Mars ursprünglich entstanden ist, wie er sich im Laufe der Zeit entwickelt hat und welche geologischen Faktoren heute noch im Spiel sind. Insbesondere können die Lavaströme mit dem in Verbindung gebracht werden, was wir über die vulkanische Vergangenheit des Planeten wissen.
(Géraldine Zenhäusern/ETH Zürich)
Oben: Künstlerische Darstellung des InSight-Landers im Homestead Hollow, einem kleinen Einschlagskrater.
„Seismische Untersuchungen des flachen Untergrunds um den InSight-Landeplatz waren bisher auf die obersten 10-20 m beschränkt, wobei seismische Fahrzeitmessungen und Schätzungen der Bodenkonformität verwendet wurden, sodass Strukturen in einigen zehn bis mehreren hundert Metern Tiefe unerforscht blieben“, so die Forscher in ihrem Papier erklären.
InSight kam im November 2018 auf dem Mars an und landete in der weiten und flachen Ebene, die als Elysium Planitia bekannt ist. Hier maßen die Instrumente des Landers die leichten Umgebungsvibrationen des Bodens, die durch die über die Oberfläche des Planeten strömenden Winde verursacht wurden, um herauszufinden, was darunter nicht zu sehen war.
Die gleiche Technik wurde auf der Erde entwickelt, um die Zusammensetzung des Untergrunds und das damit verbundene Erdbebenrisiko zu bewerten. Auf dem Mars entsprach das Wellenmuster zwei dichten Gesteinsschichten wie Basalt mit einer dünneren, weniger dichten Materialschicht in der Mitte, höchstwahrscheinlich sedimentärer Natur.
Nach dem, was wir über die Geschichte des Mars aus den heute noch sichtbaren Kratern auf dem Planeten wissen, gehen die Forscher davon aus, dass die oberste Schicht aus gehärteter Lava etwa 1,7 Milliarden Jahre alt ist und während der kalten, trockenen Amazonasperiode auf dem Mars gebildet wurde, als es relativ wenige Meteoriten gab und Asteroideneinschläge.
Die tiefere Schicht scheint etwa 3,6 Milliarden Jahre alt zu sein und wurde während der hesperischen Zeit geschaffen, als es auf dem Roten Planeten viel mehr vulkanische Aktivität gab. Diese alten Perioden haben den Mars zu dem Planeten geformt, den wir heute sehen und erforschen.
“Dies hilft, dies mit dem Versuch zu verbinden, herauszufinden, wie das Timing zwischen den verschiedenen Aktivitäten war”, sagte der Geophysiker Bruce Banerdt vom Jet Propulsion Laboratory am California Institute of Technology gegenüber Inverse.
“Die Tatsache, dass sich diese Sedimentschicht zwischen diesen beiden Vulkansteinen befindet, zeigt, dass die vulkanische Aktivität eine Pause einlegte, eine ziemlich lange Pause, weil es lange dauert, bis sich die Sedimentgesteine gebildet haben.”
Das Vorhandensein dieser etwa 30 bis 40 Meter dicken mittleren Schicht ist für die Forscher eine Überraschung, und es ist nicht genau klar, woraus sie besteht oder wie sie gebildet wurde. Es ist möglich, dass es zu einer Vermischung mit den Basalten des Amazonas kommt, aber die Genauigkeit der seismischen Messwerte nimmt in geringeren Tiefen ab.
Ein Teil der Nützlichkeit dieser Daten liegt darin, herauszufinden, ob es jemals Leben auf dem Mars gegeben hat, aber sie sagen uns auch mehr über die Geschichte und Entwicklung der Erde – Erde und Mars sind in Bezug auf die geologische Zusammensetzung ziemlich ähnlich.
Abgesehen von der alten Planetengeschichte hat es einen unmittelbareren Vorteil, zu wissen, was sich an verschiedenen Stellen unter der Oberfläche des Mars befindet: Es ermöglicht Wissenschaftlern, die besten Orte für Lander, Rover und (eventuell) Raumstationen in der Zukunft zu ermitteln.
„Während die Ergebnisse dazu beitragen, die geologischen Prozesse in Elysium Planitia besser zu verstehen, ist der Vergleich mit Pre-Landing-Modellen auch für zukünftige Landemissionen wertvoll, da er helfen kann, Vorhersagen zu verfeinern“, sagt Seismologin Brigitte Knapmeyer-Endrun von der Universität zu Köln in Deuschland.
Die Studie wurde veröffentlicht in Naturkommunikation.