Ein farbiges topografisches Bild, das Flusstäler auf dem Mars zeigt. Die Auslaufschlucht Loire Vallis (weiße Linie) entstand aus dem Überlauf eines Sees im Parana-Becken (weiß umrandet). Schwarze Linien zeigen andere Flusstäler an, die durch andere Prozesse als Seeüberläufe gebildet wurden. Hintergrund ist eine farbige, vom Laser-Höhenmesser des Mars Orbiter abgeleitete Topographie über einem Bildmosaik des Thermal Emission Imaging Systems. Das Bild ist ungefähr 650 Kilometer breit. Bildnachweis: NASA/GSFC/JPL ASU
Auf der Erde ist die Flusserosion normalerweise ein langsamer Prozess. Aber auf Mars, haben massive Überschwemmungen aus überquellenden Kraterseen eine überragende Rolle bei der Gestaltung der Marsoberfläche gespielt, tiefe Abgründe geschaffen und riesige Mengen an Sediment bewegt, so eine neue Studie unter der Leitung von Forschern der University of Texas in Austin.
Die heute (29. September 2021) veröffentlichte Studie in Natur, stellte fest, dass die Überschwemmungen, die wahrscheinlich nur wenige Wochen dauerten, mehr als genug Sediment erodierten, um den Lake Superior und Lake Ontario vollständig zu füllen.
„Wenn wir darüber nachdenken, wie Sedimente auf dem alten Mars über die Landschaft bewegt wurden, waren Überschwemmungen von Seen weltweit ein wirklich wichtiger Prozess“, sagte Hauptautor Tim Goudge, Assistenzprofessor an der UT Jackson School of Geosciences. “Und das ist ein etwas überraschendes Ergebnis, weil sie so lange als einmalige Anomalien angesehen wurden.”
Die Überreste eines ehemaligen Kratersees auf dem Mars, umgeben von anderen kleineren Kratern. Die große Auslassschlucht oben links entstand während eines Kraterdurchbruchs. Quelle: Goudge et al.
Kraterseen waren auf dem Mars vor Milliarden von Jahren verbreitet, als der Rote Planet flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche hatte. Einige Krater könnten den Wasserwert eines kleinen Meeres aufnehmen. Aber wenn das Wasser zu viel wurde, um es zu halten, würde es den Rand des Kraters durchbrechen und katastrophale Überschwemmungen verursachen, die Flusstäler in der Folge rissen. Eine von Goudge geleitete Studie aus dem Jahr 2019 ergab, dass diese Ereignisse schnell passierten.
Fernerkundungsbilder von Satelliten, die den Mars umkreisen, haben es Wissenschaftlern ermöglicht, die Überreste von durchbrochenen Kraterseen des Mars zu untersuchen. Die Kraterseen und ihre Flusstäler seien jedoch meist einzeln untersucht worden, sagte Goudge. Dies ist die erste Studie, die untersucht, wie die 262 durchbrochenen Seen auf dem Roten Planeten die Marsoberfläche insgesamt geformt haben.
Die Forschung umfasste die Überprüfung eines bereits existierenden Katalogs von Flusstälern auf dem Mars und die Einteilung der Täler in zwei Kategorien: Täler, die ihren Ursprung am Kraterrand haben, was darauf hindeutet, dass sie während einer Seedurchbruchsflut entstanden, und Täler, die sich an anderer Stelle in der Landschaft gebildet haben deutet auf eine allmählichere Bildung im Laufe der Zeit hin.
Eine globale Karte des Mars mit Flusstälern rund um den Roten Planeten. Flusstäler, die von Kraterseebrüchen gebildet werden, sind weiß. Flusstäler, die sich im Laufe der Zeit gebildet haben, sind schwarz eingefärbt. Quelle: Goudge et al.
Von dort aus verglichen die Wissenschaftler die Tiefe, Länge und das Volumen der verschiedenen Taltypen und fanden heraus, dass Flusstäler, die durch Kraterseebrüche gebildet wurden, weit über ihr Gewicht schlagen und fast ein Viertel des Flusstalvolumens des Roten Planeten erodieren, obwohl sie nur ausmachen 3% der gesamten Tallänge.
„Diese Diskrepanz wird durch die Tatsache erklärt, dass Auslassschluchten deutlich tiefer sind als andere Täler“, sagte der Koautor der Studie, Alexander Morgan, ein Forscher am Planetary Science Institute.
Mit 170,5 Metern (559 Fuß) ist die mittlere Tiefe eines Flusstals mehr als doppelt so groß wie die anderer Flusstäler, die im Laufe der Zeit allmählich entstanden sind und eine mittlere Tiefe von etwa 77,5 Metern haben.
Obwohl die Abgründe in einem geologischen Augenblick erschienen, könnten sie die umgebende Landschaft nachhaltig beeinflusst haben. Die Studie legt nahe, dass die Brüche Canyons so tief durchkämmten, dass sie die Bildung anderer nahegelegener Flusstäler beeinflusst haben könnten. Die Autoren sagten, dies sei eine mögliche alternative Erklärung für die einzigartige Topographie des Mars-Flusstals, die normalerweise dem Klima zugeschrieben wird.
Die Studie zeigt, dass Flusstäler von Seedurchbrüchen eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der Marsoberfläche spielten, aber Goudge sagte, dass dies auch eine Lektion in den Erwartungen ist. Die Geologie der Erde hat die meisten Krater weggewischt und macht die Flusserosion in den meisten Fällen zu einem langsamen und stetigen Prozess. Aber das bedeutet nicht, dass es auf anderen Welten so funktionieren wird.
„Wenn du füllst [the craters] mit Wasser gibt es dort viel gespeicherte Energie, die freigesetzt werden muss“, sagte Goudge. „Es macht Sinn, dass der Mars in diesem Fall eher von Katastrophen geprägt wird als die Erde.“
Referenz: „Die Bedeutung von Überschwemmungen durch Seenbrüche für den Taleinschnitt auf dem frühen Mars“ von Timothy A. Goudge, Alexander M. Morgan, Gaia Stucky de Quay und Caleb I. Fassett, 29. September 2021, Natur.
DOI: 10.1038/s41586-021-03860-1
Die anderen Co-Autoren der Studie sind die Postdoktorandin der Jackson School, Gaia Stucky de Quay, und Caleb Fassett, ein Planetenwissenschaftler an der NASA Marshall-Raumflugzentrum.
Die NASA finanzierte die Forschung.