2011 wurde in der Sahara ein kleiner Meteorit gefunden. Als Nordwestafrika (NWA) 7034 oder „Schwarze Schönheit“ entpuppte sich der geschwärzte Brocken aus Vulkankristall ein kleines Stück Marsdurch einen Asteroideneinschlag ins All geschleudert.
Aber wo auf dem Mars war es hergekommen? Wenn wir das wüssten, könnte uns der Meteorit entscheidende Hinweise darauf geben, wie sich unser erdähnlicher Nachbar gebildet hat.
Der rote Planet ist mit unzähligen Einschlagskratern von Asteroiden bedeckt, und bis vor kurzem schien es unmöglich zu sein, festzustellen, welcher die Heimat von Nordwestafrika 7034 war.
In neuer Forschung haben wir mehr als 94 Millionen Krater durchforstet den Ursprung erkennen des felsigen Marsbesuchers: ein Krater auf der Südhalbkugel unseres Nachbarplaneten, der vor 5 bis 10 Millionen Jahren durch einen Asteroideneinschlag entstanden ist.
Warum ist die Erde so besonders?
Vor ungefähr 4,5 Milliarden Jahren brach eine Scheibe aus Gas, Staub und Eis zusammen und bildete die Sonne, die Planeten, ihre Monde und den Rest des Sonnensystems. Ein paar Millionen Jahre später begannen geschmolzene Materieklumpen abzukühlen und felsige Planeten zu bilden.
Wir wissen sehr wenig über dieses frühe Stadium der planetaren Evolution auf der Erde. Erosion und die Bewegung tektonischer Platten machen es sehr schwierig, so alte Gesteine zu finden.
Wir würden gerne mehr darüber erfahren, wie sich Planeten im Laufe der Zeit bilden und entwickeln, weil uns das helfen würde zu verstehen, warum sich die Erde so sehr von anderen Planeten unterscheidet.
Blick zum Mars
Um mehr über den Ursprung von Planeten zu erfahren, schicken Weltraumbehörden eine Fülle von Sonden und Rovern zum Mars, um seine geologische Vergangenheit zu enträtseln.
Der Mars wird oft als Geschwister der Erde angesehen. In der Vergangenheit beherbergte es flüssiges Wasser, bildete Seen und Meere und erlebte auch längere Zeit vulkanische Aktivität.
Der Mars hat jedoch keine Plattentektonik und wenig Erosion in jüngster Zeit, sodass seine alten Felsen besser erhalten sind als die auf der Erde.
Ein zentrales Ziel der nächste Generation von Marsmissionen besteht darin, Proben von einem bestimmten Ort, dem Jezero-Krater, zu sammeln und sie zur Analyse zur Erde zurückzubringen.
Die Verteilung von 90 Millionen Kratern auf der Marsoberfläche, erhalten aus dem Kratererkennungsalgorithmus. Farben geben die Kratergröße an und ihre Intensität ist mit der Kraterdichte auf der Oberfläche verknüpft. Blaue Flecken und Strahlenmuster sind mit den jüngsten und größten Kratern verbunden, die sich auf der Oberfläche gebildet haben. Der rote Kreis zeigt den Krater Karratha, der den Meteoriten Black Beauty ausgestoßen hat. Bildnachweis: Lagain et al., Curtin University
Meteoriten vom Mars
Wir haben jedoch bereits einige Proben vom Mars, die wir gründlich untersuchen können. Rund 300 Marsbrocken befinden sich in Form von Meteoriten in Labors auf der ganzen Welt und wurden in den letzten 30 Jahren intensiv untersucht.
Diese Meteoriten wurden in den letzten 20 Millionen Jahren von rund einem Dutzend Asteroideneinschlägen von der Marsoberfläche abgefeuert. Die genauen Orte der Quellen der einzigen auf der Erde verfügbaren Marsgesteine sind jedoch unbekannt.
Die genauen Ursprünge dieser Meteoriten zu finden, würde mehreren kostenlosen Probenrückgabemissionen entsprechen, also haben Forscher es seit Jahrzehnten versucht. Erst jetzt ist es durch die Einführung von Techniken des maschinellen Lernens erreichbar geworden.
Krater katalogisieren
Unsere Forschung, über die diese Woche berichtet wurde, enthüllt den Ursprung eines der interessantesten bekannten Marsmeteoriten: NWA 7034, die bisher am meisten untersuchte Probe vom Mars.
Mit dem Supercomputer des Pawsey Supercomputing Research Center in Perth analysierten wir eine kolossale Menge hochauflösender Bilder des Mars. Mit einem von uns entwickelten maschinellen Lernalgorithmus haben wir mehr als 94 Millionen Einschlagskrater identifiziert.
Dieser Katalog von Kratern ist der größte, der jemals geschaffen wurde, und ermöglicht es uns, die Geschichte ihrer Entstehung mit einer nie zuvor erreichten Auflösung zu verstehen.
Wir entdeckten, dass die kleinsten Krater mit einem Durchmesser von weniger als 100 Metern als Strahlen verteilt sind und von 19 großen und sehr jungen Einschlagskratern nach außen zeigen. Diese kleinen Einschläge werden sekundäre Krater genannt und resultieren aus dem Rückfall von Trümmern nach einem großen Einschlag.
Mit diesem Wissen konnten wir etwa 80.000 Krater als potenzielle Quellen der Marsmeteoriten ausschließen, da sie nicht in der Lage gewesen wären, Gestein in den Weltraum zu schleudern. Uns blieben nur diese 19 großen Krater.
Karratha-Krater finden
Als nächstes verglichen wir die Eigenschaften des Meteoriten NWA 7034 (im Wesentlichen sein Alter, seine Zusammensetzung und seine magnetischen Eigenschaften) mit denen der Oberfläche, die die 19 Krater umgibt, die aus Daten von Raumfahrzeugen im Orbit um den Planeten abgeleitet wurden.
Mein Team und ich erkannten, dass nur ein bisher unbenannter Krater alle Eigenschaften des Meteoriten erklären konnte: ein 10 km großer Krater in der Provinz Terra Cimmeria-Sirenum auf der südlichen Hemisphäre des Mars.
Der Krater war unbenannt, weil niemand ihn zuvor für sehr interessant gehalten hatte. Wir schlugen den Namen Karratha vor, in Anlehnung an die Stadt in Westaustralien in der Nähe des ältesten Felsens, der jemals von der Erde datiert wurde.
Das Aufregendste an dieser Entdeckung war die Herstellung einer Verbindung zwischen dieser seltenen Marsprobe und den einzigartigen Eigenschaften der Region Terra Cimmeria-Sirenum.
Ein Fenster zur alten Erde
Aus Laboranalysen, die an diesem Meteoriten durchgeführt wurden, wissen wir, dass er uralte Mineralien enthält: Zirkone, die etwa 4,48 Milliarden Jahre alt sind, älter als die ältesten auf der Erde gefundenen Zirkone, die sich in Westaustralien befinden.
Auch die Zusammensetzung einiger Stücke des Meteoriten ist sehr faszinierend: Sie sind vergleichbar mit den heutigen Erdkontinenten. Dies sagt uns, dass Terra Cimmeria-Sirenum eine uralte Kruste ist, die 4,5 Milliarden Jahre alte Gesteine beherbergt, deren chemische und magnetische Eigenschaften sich von allen anderen Stellen auf dem Mars unterscheiden.
Die Entsendung zukünftiger Missionen in diese identifizierte Region würde es Wissenschaftlern ermöglichen, zu erforschen, was vor 4,5 Milliarden Jahren auf dem Mars passiert ist, einige Millionen Jahre nach seiner Entstehung. Da die Erde ihre alte Oberfläche hauptsächlich aufgrund der Plattentektonik verloren hat, ist die Beobachtung einer solchen Umgebung in extrem alten Terrains auf dem Mars ein Fenster in die alte Erde, die wir vor langer Zeit verloren haben.
A. Lagain et al, Frühe Krustenprozesse, die durch die Auswurfstelle des ältesten Marsmeteoriten enthüllt wurden, Naturkommunikation (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-31444-8
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