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Mars-Mission: Zugefrorener See auf dem Mars

Mars
Auf dem Mars existiert ein zugefrorenes Gewässer von der Größe der Nordsee, wie auf hochauflösenden Bildern der Stereokamera HRSC (High Resolution Stereo Camera) der ESA-Raumsonde Mars Express zu erkennen ist. Dies berichtet eine Gruppe von Wissenschaftlern um John Murray von der Open University in London sowie Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Marssee mit Packeisschollen | Auf dem Foto sind große, plattenförmige Strukturen in der Elysium-Ebene auf dem Mars zu sehen, die als Packeis-Schollen interpretiert werden. Die hochauflösende Stereokamera HRSC an Bord von Mars Express fotografierte das Gebiet am 19. Januar 2004 aus einer Höhe von etwa 270 Kilometer. Die einzelnen Bruchstücke sind zwischen 30 Meter und bis über 30 Kilometer groß (der gezeigte Bildausschnitt ist etwa 40 Kilometer breit; der Blick geht von Norden nach Süden). Anhand der Umrisse ist gut zu erkennen, dass die einzelnen Bruchstücke einst größere Schollen bildeten, die nach ihrem Auseinanderbrechen in einem fließfähigen Medium voneinander wegdrifteten und in ihre heutige Position rotierten.
Die Tiefe des Sees, auf dessen Oberfläche riesige Packeis-Schollen zu sehen sind, wird auf 45 Meter geschätzt. Er befindet sich auf einem Gebiet mit einer Ausdehnung von etwa 800 mal 900 Kilometer bei 5 Grad nördlicher Breite und 150 Grad östlicher Länge in der Elysium-Ebene des Mars.

Schon bevor Mars Express mit Untersuchungen des Roten Planeten begann, wurde vermutet, dass sich in geologisch jüngerer Vergangenheit – also vor zwei bis zehn Millionen Jahren – Lavaströme und Wasserfluten in dem Gebiet südlich der etwa 17 Kilometer hohen Elysium-Vulkanregion über die Oberfläche ergossen. Zwar konnten schon auf Fotos früherer Marsmissionen einige Lavaströme identifiziert werden, von den Wassermassen fehlte jedoch jegliche Spur: Man nahm an, dass das Wasser relativ rasch verdunstete und aus der dünnen Marsatmosphäre ins Weltall entwich. Wie die HRSC-Bilder nun zeigen, scheint das Wasser jedoch noch heute in einem bis zum Grund gefrorenen See vorhanden zu sein.

Die HRSC-Bilder zeigen Strukturen, die an Packeis erinnern: Flache Eisschollen scheinen sich über einem strukturlosen Material zu erheben und gleichsam in ihm zu "schwimmen". Die Situation ähnelt morphologisch Eisbergen auf dem Meer. Auch die Dimensionen der Schollen sind exakt die gleichen wie die irdischer Eisschollen im Packeis.

Die Forscher nehmen an, dass sich im untersuchten Gebiet noch heute große Mengen des Eises im Untergrund befinden. Dafür spricht die intakt erscheinende Oberfläche, die extrem flach ist. Wäre das Eis bereits verschwunden, müsste die Oberfläche weit stärker durch Erosion verändert worden sein. Möglicherweise wurde das Packeis durch einen schützenden Belag vor dem Verdunsten geschützt. Ein wesentlicher Bestandteil einer solchen Schutzschicht könnte vulkanische Asche sein, die sich auf der gefrierenden Oberfläche abgesetzt hatte.

Die Region des Marssees | Diese topografischen Karte, aus Laser-Höhenmessungen erstellt, zeigt die Elysium-Ebene. Der vermutete zugefrorene See mit den Packeisschollen befindet sich unterhalb der Bildmitte (grün: tief gelegene Gebiete; zunehmende Höhe in den Farbtönen gelb über orange und rot bis zum 17 Kilometer hohen Gipfel des Vulkans Elysium).
Anhand der Anzahl und der unterschiedlichen Größe der Krater, die von Meteoriten-Einschlägen herrühren, lässt sich das Alter von festen Planetenoberflächen relativ genau ermitteln. Vereinfacht ausgedrückt folgt das Prinzip der Tatsache, dass eine frische Oberfläche auf einem Planeten – beispielsweise ein erkalteter Lavastrom – zunächst keine Einschlagskrater aufweist, mit der Zeit jedoch immer mehr Krater durch Einschläge gebildet wurden. Die Verteilung von Kratern unterschiedlicher Häufigkeit und Größe lässt sich eichen und so ein zuverlässiges Oberflächenalter ermitteln.

Nach dieser Methode konnten die Forscher sowohl das Alter der "Packeis-Schollen" als auch das der Flächen dazwischen bestimmen: Der See in seiner heutigen Form dürfte sich demnach vor etwa fünf Millionen Jahren gebildet haben, einem in geologischen Maßstäben extrem jungen Alter. Bestätigen sich die Ergebnisse, ist Mars nach Ansicht von Ernst Hauber, Geologe am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof, noch heute ein "geologisch aktiver Planet". Als Alternative zu der Interpretation der kantigen Schollen als "fossile Eisberge" in einem durchgefrorenen See kämen nur zerbrochene Schollen erkalteter Lavaströme in Frage. Die Wissenschaftler glauben jedoch nicht an einen vulkanischen Ursprung. Denn zum einen seien die einzelnen Platten auf dem Mars etwa hundertmal größer als Lavaschollen auf der Erde. Außerdem scheine sich die Matrix, in der die Schollen treiben, um einen erheblichen Betrag "gesetzt" zu haben – bei Wasser könnte das fehlende Volumen leicht durch Verdunstung erklärt werden, bei fließender Lava jedoch nicht. Beim Erkalten verringere sich das Volumen des Lavastromes maximal um etwa ein Prozent. Auffallend sei zudem, dass das Packeis über mehr als 60 Kilometer hinweg so gut wie kein Gefälle aufweist, was bei einem Lavastrom ungewöhnlich wäre.

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