Kürzlich hat ein Team von Wissenschaftlern, die an der InSight-Mission der National Aeronautics and Space Administration (NASA) beteiligt sind, eine Analyse seismischer Daten abgeschlossen, die nach einem Meteoriteneinschlag im September 2021 auf dem Mars aufgezeichnet wurden. Ihre Ergebnisse verändern unsere Sicht auf die innere Struktur und Entwicklung des Roten Planeten dramatisch.
Basierend auf diesen Ergebnissen und früheren geophysikalischen Daten nahm Attilio Rivoldini, ein Forscher am Königlichen Observatorium von Belgien, an einer in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Studie teil und schlug ein neues Modell des Inneren des Mars vor, mit einem heterogenen Mantel, der über dem Kern aus flüssigem Metall eine Schicht aus geschmolzenem Silikat enthält.
Vorläufige Ergebnisse und Hypothesen
Die ersten Ergebnisse, die auf Daten der InSight-Mission basieren, verbessern unser Verständnis der inneren Struktur des Mars erheblich. Unter der Annahme, dass die Mantelzusammensetzung gleichmäßig und vollständig fest ist, zeigen die Ergebnisse, dass der Radius des flüssigen Metallkerns etwa 1830 ± 40 Kilometer beträgt, die Dichte relativ gering ist (6–6,2 g/cm3) und reich an leichten Elementen ist. Die Größe des Metallkerns wurde durch die Erfassung seismischer Wellen bestimmt, die von der Fest-Flüssigkeits-Grenzfläche reflektiert wurden, die als Kern-Mantel-Grenze (CMB) gilt.
Neubewertung nach jüngstem Aufprall
Seitdem hat jedoch die Analyse neuer Daten, die durch einen starken Meteoriteneinschlag am 18. September 2021 generiert wurden, Zweifel an ersten Schätzungen der inneren Struktur des Mars aufkommen lassen. Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Henri Samuel, einem Forscher am Institut für Geophysik in Paris des französischen Nationalen Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS), und unter Beteiligung von Attilio Rivoldini vom Königlichen Observatorium Belgiens, untersuchte die Laufzeiten dieser Wellen und zeigte, dass eine Schicht geschmolzenen Silikats an der Basis des Marsmantels und über seinem metallischen Kern die neuen Daten erklären könnte.
Basierend auf dieser Entdeckung wurde ein neues Strukturmodell abgeleitet und am 26. Oktober in der Zeitschrift Nature veröffentlicht. Das Strukturmodell stimmt nicht nur besser mit allen verfügbaren geophysikalischen Daten überein, es erklärt auch besser, wie sich der Mars seit seiner Entstehung entwickelt hat.
Erklärung von Erdbebenanomalien
Eine geschmolzene Schicht an der Basis des Erdmantels erklärt die ungewöhnlich langsame Ausbreitung seismischer Wellen, die im September 2021 entlang des CMB gebeugt wurden, ein Phänomen, das noch nicht erklärt werden konnte. Darüber hinaus fielen bei mehreren früheren seismischen Ereignissen die Ankunftszeiten seismischer Wellen mit Reflexionen seismischer Scherwellen an der Oberseite der geschmolzenen Schicht (zig Kilometer über dem Metallkern) zusammen und nicht, wie zuvor angenommen, am CMB.
Einfluss auf Kerngröße und -zusammensetzung
Das Vorhandensein einer geschmolzenen Schicht an der Basis des Mantels bedeutet, dass der metallische Kern des Mars 150 bis 170 Kilometer kleiner ist als frühere Schätzungen (d. h. ein Radius von 1650 ± 20 Kilometern).
„Dieser kleinere Kern ist auch 5 bis 8 Prozent dichter (also 6,5 g/cm³). Der Anteil leichter Elemente im Kern ist geringer als bisher angenommen und stimmt daher eher mit kosmochemischen Daten überein, die aus der Analyse von Marsmeteoriten und Hochdruckexperimenten stammen“, erklärt Attilio-Rivodini.
Daher schlagen die Autoren der Studie vor, dass der Mars ein frühes Magma-Ozean-Stadium erlebte, das kristallisierte und eine stabile Schicht am Boden des Mantels bildete, die reich an Eisen und radioaktiven Elementen ist. Die beim radioaktiven Zerfall freigesetzte Wärme erzeugt eine Basalschicht aus geschmolzenen Silikaten über dem Erdkern.
Referenzen Henri Samuel, Mélanie Drilleau, Attilio Rivoldini, Zongbo William B. Banerdt, 25. Oktober 2023, Natur.
DOI:10.1038/s41586-023-06601-8
Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily