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Flüssiger Untergrund Heißes Magma reißt die Oberfläche des Mars auf

Die Gräben der Cerberus Fossae sind besonders auffällige tektonische Bruchstrukturen auf der Mars-Oberfläche
Die Gräben der Cerberus Fossae sind besonders auffällige tektonische Bruchstrukturen auf der Mars-Oberfläche
© ESA/DLR/FU Berlin
Unter der Mars-Oberfläche brodelt es: Forscher vermuten unter einer Ebene mit auffälligen Strukturen eine große Zone mit aufsteigendem heißen Gestein. Das erklärt, warum dort seismische Erschütterungen vorkommen – obwohl es auf dem Planeten keine Plattentektonik gibt

Unter der Elysium-Ebene auf dem Mars befindet sich eine etwa 4000 Kilometer messende Zone mit heißem, aus dem tiefen Mantel des Planeten aufsteigendem Gestein. Das zeigt eine Studie zweier amerikanischer Forscher, die alle verfügbaren Daten über die Elysium-Ebene miteinander kombiniert. Der sogenannte Plume liefere eine Erklärung für die von der Nasa-Sonde "InSight" nachgewiesene seismische Aktivität in der Region, erläutern die Wissenschaftler im Fachblatt "Nature Astronomy".

"Mars war hauptsächlich in den ersten 1,5 Milliarden Jahren seiner Geschichte vulkanisch und tektonisch aktiv", erläutern Adrien Broquet und Jeffrey Andrews-Hanna von der University of Arizona. "Doch insbesondere in der Elysium Planitia gab es auch in jüngster Zeit Vulkanismus und seismische Aktivität." So registrierte der seit 2018 in der Elysium-Ebene stationierte Lander "InSight" zahlreiche seismische Erschütterungen, die vom geologisch jungen Grabensystem Cerberus Fossae ausgehen. Dort gab es offenbar auch vor nur 53 000 Jahren noch vulkanische Aktivität.

Da es auf dem Mars  im Gegensatz zur Erde  keine Plattentektonik gibt, sei "Vulkanismus und tektonische Aktivität auf einem abgekühlten Mars jedoch unerwartet", so die beiden Planetenforscher. Auf der Suche nach einer Erklärung konstruierten Broquet und Andrews-Hanna auf Basis der Oberflächenbeschaffenheit, des Höhenprofils und der von Raumsonden im Orbit um den Roten Planeten gemessenen Schwerkraft-Anomalien ein detailliertes Modell der Region.

Vergleichbare Magmaströme sind auch von der Erde bekannt

Die beste Übereinstimmung mit allen vorliegenden Daten erhielten die Forscher unter der Annahme, dass sich unter der Elysium Planitia ein gewaltiger Mantel-Plume befindet. Darunter verstehen Geologen eine Zone, in der heißes Gestein aus dem tiefen Mantel eines Planeten nach oben strömt. Trifft das aufsteigende Gestein auf die feste, äußere Hülle des Planeten  Lithosphäre genannt  breitet es sich aus und der Plume erhält eine pilzförmige Form. Solche Mantel-Plumes sind auch von der Erde bekannt und Ursache des "Hotspot-Vulkanismus", der nicht an die Grenzen kontinentaler Platten gebunden ist.

Der Kopf des Plumes unter der Elysium-Ebene hat einen Durchmesser von etwa 4000 Kilometern, so die Forscher, und ist zwischen 96 und 285 Grad wärmer als das Gestein in der Umgebung. Das Zentrum liege exakt unter dem Grabensystem Cerberus Fossae und liefere damit eine natürliche Erklärung für den jüngsten Vulkanismus in der Region, sowie für die von "InSight" registrierten Marsbeben, so die Forscher.

Allerdings wirft die Entdeckung eines solchen Plumes Fragen zur geologischen Entwicklung unseres Nachbarplaneten auf. Denn die derzeitigen globalen Modelle des Mars sagen lediglich die langsame Durchmischung des Mantelgesteins durch Konvektion voraus, aber nicht die Bildung von Plumes. "Die von uns gefundenen Hinweise auf einen aktiven, großen Mantel-Plume stellen daher eine Herausforderung für unser Verständnis der thermischen Entwicklung und der inneren Dynamik des Mars dar", so Broquet und Andrews-Hanna.

Rainer Kayser, dpa

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