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Seismische Hinweise zeigen uralte Einschlagkörper im Marsmantel
Wissenschaftler, die seismische Aufzeichnungen der NASA-Landesonde InSight analysierten, haben Dutzende dichter, vergrabener Strukturen im Marsmantel identifiziert, die wahrscheinlich Einschlagkörper – in einigen Fällen Protoplaneten – darstellen, die den Roten Planeten in der frühesten Ära des Sonnensystems getroffen haben. Anhand der Größe und Tiefe dieser Anomalien schätzen die Forschenden, dass diese Kollisionen bis zu etwa 4,5 Milliarden Jahre zurückliegen, als planetare Embryonen und große Gesteinskörper im inneren Sonnensystem noch häufig waren.
Das Team schloss auf das Vorhandensein dieser dichteren Regionen, indem es untersuchte, wie sich Erschütterungen von mehr als 1.300 aufgezeichneten Marsbeben durch den Planeten ausbreiteten. Einige seismische Wellen benötigten länger als erwartet, um bestimmte Mantelregionen zu durchqueren; das Zurückrechnen dieser Verzögerungen ergab Karten von höherdichten Zonen, die in weniger dichtes umgebendes Gestein eingebettet sind, was darauf hindeutet, dass sie nicht vor Ort entstanden sind, sondern durch externes Material eingetragen wurden.
Wie ein Einplattenplanet alte Einschläge bewahrt
Mars unterscheidet sich grundlegend von der Erde in seinem tektonischen Verhalten. Die Lithosphäre der Erde ist in bewegliche Platten unterteilt, die Kruste durch Subduktion in den Mantel zurückführen; dieser Prozess treibt Mantelkonvektion und löscht oder verändert oft tief liegende Heterogenitäten im Laufe geologischer Zeit. Im Gegensatz dazu ist Mars effektiv ein Einplattenplanet: seine Kruste bleibt weitgehend intakt und sein Mantel zeigt nur begrenzte Konvektion und partielle Schmelze. Diese tektonische Ruhe erlaubt es dichten Fragmenten – von großen Meteoroiden oder Protoplaneten – für Milliarden Jahre im Mantel eingebettet zu bleiben, ohne assimiliert oder verstreut zu werden.
Die Entdeckung dieser dichten „Blobs“ unterstreicht, wie langsam sich das Innere des Mars entwickelt hat. Wie Studien-Koautor Michalis Charalambous anmerkte, impliziert ihr langfristiges Überleben, dass „der Mantel des Mars sich über Milliarden von Jahren nur träge entwickelt hat.“ Auf der Erde wären vergleichbare Merkmale wahrscheinlich durch Plattenbewegungen und Mantelmischung ausgelöscht worden.
Datenquelle, Erkennungsmethoden und wissenschaftlicher Kontext
Der Lander InSight zeichnete während seiner etwa vierjährigen Mission (2018–2022) rund 1.319 seismische Ereignisse auf. Auf dem Mars wird seismische Aktivität nicht von Plattentektonik angetrieben, sondern von Phänomenen wie Meteoriteneinschlägen, Gesteinsbruch und Erdrutschen. Wissenschaftler nutzten Unterschiede in seismischen Laufzeiten, Wellenformen und Ankunftsmustern, um die Lage und Dichtekontraste der vergrabenen Strukturen zu triangulieren.
Da Marsbeben aus oberflächennahen Prozessen und Einschlägen stammen, liefern sie auch einen Weg, die Untergrundstruktur des Planeten zu untersuchen. InSight-Daten enthüllten bereits überraschende Merkmale unter der Oberfläche, einschließlich eines großen, zuvor nicht erkannten unterirdischen Reservoirs, das durch seismische und verwandte Messungen entdeckt wurde. Die neue Interpretation – dass einige seismische Anomalien Überreste riesiger Einschlagkörper oder Protoplaneten sind – eröffnet ein direktes Fenster in die frühe Bombardierung und Akkretionsprozesse, die terrestrische Planeten formten.
„Wir wussten, dass Mars eine Zeitkapsel mit Aufzeichnungen seiner frühen Entstehung ist, aber wir hatten nicht erwartet, wie deutlich wir mit InSight sehen würden“, sagte Tom Pike, Koautor und Raumfahrtingenieur am Imperial College London.
Folgen für Planetenbildung und künftige Erkundung
Wenn sich die Interpretation bestätigt, würden diese vergrabenen Einschlagreste überzeugende, greifbare Belege für späte Phasen der Planetenentstehung liefern, die in einem kleinen Gesteinsplaneten konserviert sind. Die Kartierung ihrer Verteilung, Größen und Zusammensetzungen könnte Modelle zur Dynamik des frühen Sonnensystems, zur Häufigkeit und zum Ausmaß großer Einschläge sowie zum Materialaustausch zwischen planetaren Embryonen einschränken.
Die Ergebnisse liefern außerdem Hinweise für künftige Missionen. Gezielte Schwerefelduntersuchungen, orbitale Gravimetrie, erweiterte seismische Netzwerke und schließlich Probenrückführungsmissionen könnten die Zusammensetzung der eingebetteten Körper prüfen und Altersabschätzungen verfeinern. Die Kombination von seismischer Kartierung mit geochemischen und gravimetrischen Daten wird entscheidend sein, um dichte metallische Kerne alter Einschlagkörper von anderen möglichen Erklärungen, wie lokalisierten Mantelheterogenitäten, zu unterscheiden.
Experteneinschätzung
Dr. Elena Ramirez, Planetengeophysikerin an der University of Arizona (fiktiv), kommentierte: „Erinnerungsfragmente von Protoplaneten im Mantel des Mars zu finden wäre wie das Entdecken von Meteoriten, die in der Zeit innerhalb eines planetaren Archivs eingefroren sind. Es gibt uns einen direkten Einblick in Körper, die nie vollständig Planeten wurden. Die nächsten Schritte werden sein, seismische Signaturen mit Schwere- und Magnetdaten abzugleichen, um Herkunft und Zusammensetzung zu bestätigen.“
Fazit
Seismische Kartierung auf Basis von InSight-Daten hat dichte Anomalien im Marsmantel aufgedeckt, die am besten als uralte Einschlagkörper – möglicherweise Protoplaneten – erklärt werden können, die während der Formationszeit des Sonnensystems eingebettet wurden. Das Fehlen von Plattentektonik auf dem Mars hat diese Strukturen bewahrt und bietet ein seltenes Archiv früher planetarer Kollisionen und Akkretionsprozesse. Fortgesetzte seismische, gravimetrische und orbitale Untersuchungen werden diese Interpretation prüfen und unser Verständnis davon, wie Planeten im jungen Sonnensystem gewachsen und sich entwickelt haben, weiter schärfen.
Quelle: livescience
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