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Planetenforschung: Oberflächengesteine und Marsmeteoriten passen doch zusammen

Marsmeteorit "Tissint"

Die chemische Zusammensetzung von Marsmeteoriten weicht von derjenigen der Oberflächengesteine auf dem Roten Planeten ab. Ein Forscherteam um James Tuff an der University of Oxford glaubt diese bislang rätselhafte Diskrepanz nun erklären zu können. Die Geowissenschaftler verglichen Gesteinsanalysen der beiden Marsrover Spirit und Opportunity mit den in irdischen Laboren bestimmten Zusammensetzungen der derzeit 67 bekannten Marsmeteoriten.

Marsmeteorit "Tissint" | Ein Bruchstück des Marsmeteoriten Tissint, der am 18. Juli 2011 in Marokko niederging. Sehr schön lässt sich die schwarzglänzende Schmelzkruste erkennen, die beim Durchflug durch die Erdatmosphäre entstand. Der Metallwürfel am rechten Bildrand hat eine Kantenlänge von einem Zentimeter.
Aus chemischer Sicht entsprechen die Marsmeteoriten irdischen Basalten und Erdmantelgesteinen. Sie entstanden vor 180 Millionen bis 1,4 Milliarden Jahren auf dem Roten Planeten und stammen aus dessen jungen Vulkanregionen. Lange nach ihrer Erstarrung wurden sie durch Asteroideneinschläge vom Mars weggesprengt, wobei sie das Schwerefeld des Planeten verließen und Umlaufbahnen um die Sonne einschlugen. Schließlich gerieten sie in den Einflussbereich der Erde und fielen als Meteoriten zu Boden. Die von den beiden Marsrovern vor Ort untersuchten Gesteine sind etwa 3,7 Milliarden Jahre alt. Sie sind ebenfalls Basalte, enthalten aber mehr Nickel und Schwefel, und das Verhältnis von Mangan zu Eisen liegt niedriger als bei den Marsmeteoriten.

Diese Abweichungen lösten bei den Planetologen Zweifel aus, ob sich die Entwicklungsgeschichte des Mars tatsächlich anhand der Meteoriten beschreiben lässt. James Tuff und seine beiden Koautoren können nun anhand von Modellrechnungen zeigen, dass Unterschiede in der Konzentration an Sauerstoff bei der Entstehung der Gesteinsgruppen die Abweichungen verursachten. Als sich die 3,7 Milliarden Jahre alten Gesteine bildeten, die der Marsrover Spirit im Gusev-Krater analysierte, enthielten die oberen Partien des Marsmantels mehr Sauerstoff als die tieferliegenden. Der Sauerstoff beeinflusste die chemische Zusammensetzung der Schmelze, die schließlich als Lava durch Vulkane an die Oberfläche transportiert wurde.

Möglicherweise wurden die erhöhten Sauerstoffgehalte durch Gesteine verursacht, die an der Marsoberfläche in der Atmosphäre oxidierten. Zu dieser Zeit könnte es Recyclingvorgänge gegeben haben, die Krustenmaterial in den oberen Marsmantel verfrachteten, wie es noch heute auf der Erde durch die Subduktion geschieht. Dieses Material beeinflusste aber nur die obersten Lagen des Mantels, zudem kamen diese Vorgänge schon bald durch die rasche Abkühlung des Planeteninneren zum Erliegen. Dagegen stammen die Gesteine der deutlich jüngeren Marsmeteoriten aus tieferen Mantellagen. Dort war es noch heiß genug, so dass sich Gesteinsschmelzen bildeten, die dann als Lava an die Oberfläche gelangen konnten. Bei ihnen stand weniger Sauerstoff zur Verfügung, so dass sie nun andere chemische Zusammensetzungen als die alten Oberflächengesteine aufweisen.

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