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Autor: Ralph-Mirko Richter / 03. März 2010, 18:35 Uhr

Neuer Beweis für Eis unter der Marsoberfläche

Eine am 2. März 2010 vorgestellte Studie amerikanischer Wissenschaftler belegt das Vorkommen massiver Eisablagerungen unter der Oberfläche des Mars in dessen nördlichen mittleren Breiten.

Quelle: LPSC 2010, JPL, DLR
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ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum)

Bild vergrößernDeutlich erkennt man in dieser vom 14. März 2005 stammenden Aufnahme der ESA-Sonde Mars Express die Strömungsmuster des Deuteronilus Mensae, welche vermutlich von so genannten Blockgletschern herrühren.
(Bild: ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum))
Eines der auffälligsten topografischen Merkmale des Mars ist seine Zweiteilung, durch welche unser Nachbarplanet in ein südliches Hochland und eine um durchschnittlich drei Kilometer tiefer liegende Tiefebene in der Nordhemisphäre geteilt wird. Die Übergangszone zwischen diesen beiden Bereichen ist an vielen Stellen durch zum Teil noch intaktes Hochland, schollenartige Restberge und vereinzelte kleinere Erhebungen gekennzeichnet. Bereits am 14. März 2005 fotografierte die an Bord des von der ESA betriebenen Orbiters Mars Express befindliche HRSC-Kamera die in dieser Übergangszone gelegene Region Deuteronilus Mensae, wobei die verschiedenen Stadien der Erosion des Hochlandes im Übergang zur nördlichen Tiefebene erfolgreich abgebildet werden konnten.

Die entlang der Abbruchkanten, am Fuß von Restbergen und in breiten Tälern deutlich erkennbaren Fließmuster in den Regionen von Deuteronilus Mensae deuteten darauf hin, dass hier beim Transport von Gesteinsmaterial in die Umgebung wahrscheinlich auch Eis beteiligt gewesen war. Dieses Eis, so die damalige Vermutung, war in Hohlräumen unter der Planetenoberfläche gespeichert, wo es möglicherweise noch bis heute erhalten geblieben ist.

Für eine solche Mischung aus lockerem Gestein und Eis gibt es eine Entsprechung auf der Erde. Hierbei handelt es sich um so genannte Blockgletscher, welche in Gebieten mit vorwiegend sehr kaltem Klima, wie es beispielsweise in der Antarktis oder in alpinen Regionen der Hochgebirge vorherrscht, auftreten. Diese Blockgletscher unterscheiden sich von herkömmlichen Gletschern hinsichtlich ihres deutlich höheren Anteils an Gesteinsschutt. Seit solche Strukturen, wie sie in Deuteronilus Mensae und auch in anderen Gebieten auf dem Mars zu sehen sind, entdeckt wurden, wird für sie eine ähnliche Entstehungsgeschichte wie bei den Blockgletschern auf der Erde angenommen. Sowohl auf der Erde als auch auf dem Mars stellen solche Landschaftsformen wesentliche Klimaindikatoren dar. Es wurde ebenfalls diskutiert, inwieweit das Eis, welches in diesen Blockgletschern vorhanden gewesen sein musste, bis heute unter der Oberfläche überdauert haben könnte.

Unter den gegenwärtig herrschenden Druck- und Temperaturverhältnissen der dünnen Marsatmosphäre ist auf der Oberfläche des Planeten auftretendes Eis nicht stabil. Es würde relativ schnell sublimieren, also vom festen direkt in den gasförmigen Zustand übergehen. Ist das Eis jedoch von einer Schicht aus Gestein und Staub bedeckt und so vor der direkten Sonneneinstrahlung geschützt, so gestaltet sich die Situation anders und das Eis kann über längere Zeiträume überdauern. Unter dem bestehenden Druck einer darauf lastenden Gesteinsablagerung könnte es sogar noch aktiv sein und sich langsam über den Untergrund bewegen.

NASA, JPL-Caltech, University of Rome, SwRI

Bild vergrößernIn den blau markierten Bereichen konnten die Wissenschaftler Eis unter der Planetenoberfläche nachweisen. Die gelben Linien markieren die Bahnen des Orbiters bei den verschiedenen Überflügen.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, University of Rome, SwRI)
Messungen der von der NASA betriebenen Sonde Mars Reconnaissance Orbiter haben das Vorhandensein dieser Eisvorkommen im Bereich von Deuteronilus Mensae jetzt bestätigt. Bereits vor zwei Jahren konnte der Mars Reconnaissance Orbiter auf der Planetenoberfläche umfangreiche gletscherartige Eisablagerungen und von Eis gefüllte Täler nachweisen, welche durch Staub und Geröll bedeckt sind. Auf der gerade in Houston/Texas stattfindenden 41. Lunar and Planetary Science Conference hat ein Wissenschaftler-Team um Jeffrey Plaut vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) eine neue, auf Radarmessungen basierende Karte vorgestellt, welche das Vorhandensein weiterer Eisablagerungen zeigt. Zur Erstellung dieser Karte hat das SHARAD-Instrument (Shallow Radar Instrument) des Mars Reconnaissance Orbiter bis Ende 2009 einen etwa 1.050x750 Kilometer messenden Bereich von Deuteronilus Mensae mehr als 250 Mal abgetastet und dabei ausgedehnte Eisvorkommen mit einer Dicke von bis zu einem Kilometer nachgewiesen.

"Wir haben die gesamte Region sehr intensiv untersucht", erläutert Jeffrey Plaut. "Es handelt sich hier nicht um irgendwelche isolierten Fundstellen. Das Instrument konnte in diesem Gebiet an vielen Stellen dickes Untergrundeis nachweisen." In der Regel befinden sich diese Eisvorkommen am Fuß von Tafelbergen, Klippen und Steilhängen. Hier wurde es von Gerölllawinen bedeckt, welche in der Vergangenheit von den Bergen herabstürzten. "Wir vermuten, dass einst das gesamte Gebiet von einer kompakten Eisschicht überzogen war, als hier noch ein anderes Klima herrschte. Als es dann wieder trockener wurde, konnte sich das Eis nur an den Stellen halten, wo es durch eine Schicht von Geröll vor der Atmosphäre geschützt war."

Mit Hilfe der Kraterzählungsmethode konnte das Alter der bedeckten Gletscher auf etwa zwei bis drei Milliarden Jahre datiert werden, während die umgebenden Berge bereits vor etwa 3,5 Milliarden Jahren im Laufe der sogenannten Hesperianischen Epoche entstanden sein müssen. Das umliegende Gebiet ist sogar noch älter und bildete sich bereits in der Noachischen Epoche. Die Wissenschaftler beabsichtigen, die Kartierung der mittleren nördlichen Breiten des Mars mit dem SHARAD-Instrument fortzusetzen. Das hier direkt unter der Oberfläche gelegene Eis stellt einen wesentlichen Anteil der bekannten Eisvorkommen auf dem Mars dar, welche sich nicht direkt in den Polarregionen befinden. Mit dem Eis, so die Hoffnung der Wissenschaftler, könnten sich Hinweise auf die Umweltbedingungen erhalten haben, welche früher auf dem Mars herrschten. Solche "Zeitkapseln" würden diese Regionen zu einem besonders lohnenden Ziel für zukünftige Marsmissionen machen, welche dann auch in der Lage sein werden, Bohrungen in den Untergrund vorzunehmen und die dabei gewonnenen Bodenproben direkt zu analysieren.

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