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Marsforschung: Recht viel Wasser im Inneren des Mars

Die Südhalbkugel des Mars im Winter

Ein Forscherteam um Francis McCubbin an der University of New Mexico und der Carnegie Institution of Washington untersuchte zwei Meteoriten, die mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit vom Planeten Mars stammen. Die Wissenschaftler stellten anhand von chemischen Analysen fest, dass offenbar der Mantel des Roten Planeten sehr viel wasserreicher ist als bislang angenommen. Als Forschungsobjekte dienten zwei Meteorite der seltenen Meteoritenklasse der Shergottite. Dies sind Gesteinsschmelzen, die durch Vulkane an die Oberfläche des Mars befördert wurden und irdischen vulkanischen Basalten sehr ähnlich sind. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Erstarrungsalter sehr viel geringer sind als die 4,5 Milliarden Jahre, welche alle anderen Meteorite kennzeichnet.

Die jetzt untersuchten Meteoriten Shergotty, dessen Fall im Jahr 1865 in Shergotty, Indien, beobachtet wurde, und der in der Antarktis gefundene Queen Alexandria Ridge 94201 zeigen, dass sich ihre Gesteine bei Anwesenheit von Wasser im Inneren des Mars bildeten. Somit enthielt der Marsmantel vor rund 327 Millionen Jahren noch annähernd so viel Wasser wie heute der obere Erdmantel, der sich unmittelbar an die Erdkruste nach unten hin anschließt. Dies ist das Erstarrungsalter der Basalte nach dem Ausfließen auf der Marsoberfläche aus einem Vulkan. Die Wassergehalte sind sehr ähnlich, für den Marsmantel betragen sie zwischen 70 und 300 Teile pro Million Atome (englisch: parts per million, ppm), für den oberen Erdmantel 50 bis 300 ppm.

Um an diese Information zu gelangen, untersuchten die Forscher um McCubbin das in den Meteoriten eingeschlossene Mineral Apatit, ein Kalziumphosphat, das zudem große Mengen an Fluor, Chlor und Wasser in Form von Hydroxylgruppen enthält. Obwohl die Gesteine der beiden Marsmeteoriten unterschiedliche Entwicklungsgeschichten bei ihrer Bildung durchliefen, zeigen die in ihnen enthaltenen Apatite keine wesentlichen Unterschiede in ihrer Zusammensetzung und ihrem Gehalt an Wasser. Untersucht wurden die Mineralkörner aus den Meteoriten mit der Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS), bei der kleinste Probenmengen für eine präzise Analyse genügen. Mittels eines Ionenstrahls wird ein kleiner Abschnitt einer Gesteins- oder Mineralprobe im Hochvakuum mit einem Ionenstrahl beschossen. Er schlägt dabei die Atome des beschossenen Kristalls heraus und ionisiert sie dabei. Diese sekundären Ionen werden dann in ein angeschlossenes Massenspektrometer geleitet und dort registriert.

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  • Quellen
Carnegie Institution, 22. Juni 2012 Geology, doi 10.1130/G33242.1

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