In einer bahnbrechenden Entdeckung von Forschenden der ETH Zürich haben Daten der NASA-Mission Mars InSight gezeigt, dass die Kruste des Mars deutlich dicker ist als die der Erde und des Mondes. Diese Enthüllung folgte dem stärksten jemals aufgezeichneten Marsbeben. Es bot der Forschung die einmalige Gelegenheit, seismische Wellen zu beobachten, die die Marsoberfläche durchquerten.
Mars durchlebte Rekord-Beben
Das seismische Ereignis mit einer geschätzten Stärke von 4,6 ereignete sich bereits im Mai 2022. Laut Doyeon Kim, Seismologin am Institut für Geophysik der ETH Zürich, war das Marsbeben so stark, dass es seismische Wellen aussandte, die die gesamte Fläche des Planeten erreichten. Diese umfassende Ausbreitung der Wellen ermöglichte ein detailliertes Verständnis des Roten Planeten. Kim, die Hauptautorin der Studie, kommentiert: „Das größte Beben, das während der gesamten InSight-Mission aufgezeichnet wurde, ermöglichte es uns, Oberflächenwellen zu beobachten, die den Mars bis zu dreimal umkreisten.“
Anschließend maß das Team die Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser seismischen Wellen bei unterschiedlichen Frequenzen, um Rückschlüsse auf die Strukturen zu ziehen, die sie durchlaufen haben. Durch Verknüpfung dieser Daten mit bereits vorhandenen Informationen über die Schwerkraft und die Topografie des Mars berechneten die Forschenden die Dicke der Marskruste.
Ihre Ergebnisse, die sie Ende Juni 2023 in den Geophysical Research Letters veörffentlichten, zeigten, dass die Kruste des Mars wesentlich dicker ist als erwartet. Im Durchschnitt misst sie zwischen 42 und 56 Kilometern, was die Kruste der Erde und des Mondes in den Schatten stellt.
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Topografie des Roten Planeten
Kim betonte, dass die Fähigkeit des Mars, seismische Energie trotz seiner geringeren Größe im Vergleich zur Erde effizient zu transportieren, bei der Aufzeichnung des Marsbebens und der Bestimmung der Dicke seiner Kruste eine entscheidende Rolle spielte. Diese Effizienz trug wesentlich dazu bei, dass die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ihre Aufgabe bewältigen konnten.
Die Forschungsarbeit befasste sich auch mit dem seit langem bestehenden Rätsel der nördlichen und südlichen Hemisphäre des Mars, das als Mars-Dichotomie bekannt ist. Trotz der Unterschiede in der Topografie entdeckte das Team, dass die Gesteinszusammensetzung und -dichte zwischen den beiden Regionen übereinstimmt.
Der Unterschied zwischen den Hemisphären liegt in der Dicke ihrer Krusten – das südliche Hochland besitzt eine dickere Kruste über weniger dichtem Marsmantelmaterial, während das nördliche Tiefland eine dünnere Kruste über einer größeren Menge an dichtem, schwerem Material aufweist.
Basis für künftige Untersuchungen
Die Studie wirft auch ein Licht auf die thermische Geschichte des Mars. Kim erklärt, dass die Ergebnisse wertvolle Informationen über die Wärmeentwicklung des Planeten liefern. Die Daten deuten darauf hin, dass der radioaktive Zerfall von Elementen wie Thorium, Uran und Kalium die vorherrschende Quelle für die innere Wärme des Mars ist. Ungefähr 50 bis 70 Prozent dieser wärmeproduzierenden Elemente befinden sich in der Marskruste.
Diese hohe Konzentration könnte erklären, warum es in bestimmten Regionen des Mars auch heute noch zu Schmelzvorgängen kommen kann. Die Ergebnisse der Studie tragen somit nicht nur zu einem besseren Verständnis des Mars bei, sondern bilden auch die Grundlage für die künftige Erkundung und Erforschung des Roten Planeten.
Quellen: SciTechDaily; „Global crustal thickness revealed by surface waves orbiting Mars“ (Geophysical Research Letters, 2023)
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