In-situ-Beobachtungen von marinen Sedimentgesteinen deuten auf einen alten Nordozean auf dem Mars hin

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Professor Long Xiao von der School of Earth Sciences der China University of Geosciences (Wuhan) hat durch eine umfassende Analyse der mit dem Multispektralprogramm gewonnenen wissenschaftlichen Daten erstmals das Vorhandensein von marinen Sedimentgesteinen auf der Marsoberfläche entdeckt Kamera (MSCam), die vom Rover Zhurong getragen wird. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht National Science Review unter dem Titel „Evidence for Marine Sedimentary Rocks in Utopia Planitia: Zhurong Rover Observations.“

Derzeit ist der Mars kalt und trocken, es mangelt ihm an Wasser und Spuren von Leben, aber die Marsumgebung könnte vor Milliarden von Jahren ganz anders gewesen sein. Frühere Studien haben gezeigt, dass es in der Frühzeit des Mars eine große Menge flüssigen Wassers gab, und die Paläozean-Hypothese wurde durch Landformanalyse von Satellitenbildern und numerische Simulationen aufgestellt.

Es wurde vorgeschlagen, dass das paläozeanische Gebiet im nördlichen Tiefland eine besondere marine sedimentäre geologische Einheit bildete, die Vasitas-Borealis-Formation (VBF) genannt wurde, aber diese Annahme wurde nicht durch In-situ-Daten gestützt. Daher ist die Frage, ob es in der nördlichen Ebene des Mars einen Ozean gab, seit Jahrzehnten Gegenstand kontroverser Auseinandersetzungen.

Im Jahr 2021 landete der Rover Zhurong der chinesischen Marsmission Tianwen-1 erfolgreich am Südrand der Utopia-Ebene im östlichen Teil der nördlichen Marsebene. Ein Teil der Mission bestand darin, nach möglichen Beweisen für oder gegen die Existenz eines alten Ozeans zu suchen, der möglicherweise frühes Leben auf dem Mars beherbergte.

Nach der Landung fuhr der Zhurong-Rover nach Süden in Richtung potenzieller Küstengebiete und beobachtete dabei die freigelegte Vasitas-Borealis-Formation. Zhurong legte etwa 1.921 Meter zurück und nutzte verschiedene Bildgebungs- und Analysesysteme, um detaillierte In-situ-Beobachtungen von Aufschlüssen und Oberflächengesteinen durchzuführen. Die Navigations- und Geländekameras haben 106 Sätze Panoramabilder aufgenommen, die die Oberflächenmorphologie und strukturellen Eigenschaften vieler Felsen in der Nähe der Route des Rovers Zhurong detailliert aufzeichneten.

Das Forschungsteam untersuchte die von der Bordkamera des Rovers zurückgesendeten Fotos und stellte fest, dass die freigelegten Felsen Schichtstrukturen aufwiesen, die sich deutlich von den gewöhnlichen Vulkangesteinen auf der Marsoberfläche und auch von den durch Äolen gebildeten Schichtstrukturen unterschieden Sandablagerung. Die Strukturen zeigten bidirektionale Strömungseigenschaften, die mit Gezeitenströmungen niedriger Energie in der küstennahen und flachen Meeresumgebung der Erde übereinstimmen.

Basierend auf den von MSCam gewonnenen Gesteinsbildern analysierte das Forschungsteam detailliert die Oberflächenstruktur der Gesteine ​​im Inspektionsbereich des Zhurong-Rover. Da sich die beobachteten Gesteine ​​alle im Zhurong-Inspektionsgebiet befinden, nannte das Forschungsteam die geologische Einheit, die sie repräsentieren, „Zhurong-Mitglied“. Während der Studie stellte das Forschungsteam fest, dass die Gesteine ​​in dem Abschnitt typischerweise lokale linsenförmige Kreuzbettungen zurückhielten, die hauptsächlich aus einer Vielzahl kleiner Kreuzbettungen, begleitet von einer kleinen Menge linsenförmiger Flaserbettungen, bestanden Sedimentstrukturen kleiner Kanalstrukturen.

Darunter überlappen sich die Schichten, aus denen die Kreuzbettung besteht, und neigen sich in zwei entgegengesetzte Richtungen, was auf eine bidirektionale Paläoströmungsumgebung hinweist. Da außerdem die Dicke und Korngröße der Schichten in verschiedenen Richtungen stark unterschiedlich sind, deutet dies darauf hin, dass es Unterschiede in der Intensität der Paläoströmungen in den beiden Richtungen gibt.

Dieses bidirektionale Wasserströmungsmuster wird normalerweise durch die Fluidwirkung mit periodischen Strömungsrichtungsänderungen gebildet, was in äolischen und fluvialen Umgebungen nicht üblich ist, in der Küsten- und Flachmeerumgebung der Erde jedoch häufig vorkommt. Im Vergleich zur Erde verfügt der Mars nur über zwei kleine Satelliten, wodurch seine Oberfläche über ein Niedrigenergie-Gezeitensystem verfügt und in dieser Gezeitenumgebung nur kleine Bettungsstrukturen gebildet werden können.

Darüber hinaus enthalten die in der Studie identifizierten Bettformen und Sedimentstrukturen Hinweise auf einen wässrigen Fluss und nicht auf eine äolische Ablagerung.

Die Beobachtungsergebnisse des Teams zu den Zhurong-Member-Gesteinen in dieser Studie sind die ersten direkten In-situ-Beweise, die die Existenz alter Ozeane in den nördlichen Ebenen des Mars belegen. Die Lage des Landeplatzes von Zhurong weist darauf hin, dass sich die beobachteten Sedimentstrukturen möglicherweise während der Rückbildung des Paläozeans in der nördlichen Ebene gebildet haben.

Die in der Vasitas Borealis-Formation gefundenen Sedimentstrukturen liefern neue Einblicke in die Frühgeschichte des Mars. Die eingehende Erkundung dieses Gebiets durch Zhurong und die zukünftige Probenrückgabe werden unser Verständnis der Bewohnbarkeit des Mars und der Erhaltung mikrobieller Lebensspuren vertiefen.