Gletscher flossen auf dem alten Mars, aber langsam

Das Gewicht und die Schleifbewegung der Gletscher haben markante Täler und Fjorde in die Erdoberfläche geschnitzt. Da dem Mars ähnliche Landschaften fehlen, glaubten die Forscher, dass die alten Eismassen auf dem Roten Planeten fest am Boden gefroren gewesen sein müssen. Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass sie nicht an Ort und Stelle feststeckten, sondern sich nur sehr langsam bewegten.

Bewegung ist Teil der Definition eines Gletschers. Auf der Erde sammelt sich Schmelzwasser unter Gletschern und Eisschilden und schmiert die Talfahrt dieser Eisflüsse. Die neue Studie modellierte, wie die geringe Schwerkraft des Mars die Rückkopplung zwischen der Geschwindigkeit, mit der eine Eisdecke gleitet, und dem Abfluss von Wasser unter dem Eis beeinflussen würde, und fand heraus, dass sich wahrscheinlich Kanäle unter dem Eis bilden und bestehen bleiben würden. Ein schneller Wasserabfluss würde die Reibung an der Grenzfläche von Fels und Eis erhöhen.

Dies bedeutet, dass sich die Eisschilde auf dem Mars wahrscheinlich bewegten und den Boden unter ihnen mit äußerst langsamer Geschwindigkeit erodierten, selbst wenn sich Wasser unter dem Eis ansammelte, sagten die Autoren. Die neue Studie wurde in veröffentlicht Geophysikalische Forschungsbriefe.

„Eis ist unglaublich nichtlinear. Die Rückkopplungen in Bezug auf Gletscherbewegung, Gletscherabfluss und Gletschererosion würden zu grundlegend unterschiedlichen Landschaften führen, die mit dem Vorhandensein von Wasser unter ehemaligen Eisschilden auf der Erde und dem Mars zusammenhängen“, sagte Anna Grau Galofre, Planetenwissenschaftlerin bei Laboratoire de Planétologie et Géosciences (LPG/ CNRS/ Nantes Université/ Le Mans Université/ Universtié d’Angers) und Hauptautorin der neuen Studie, die sie als Postdoc an der Arizona State University durchführte.

Obwohl der Mars nicht die offensichtlichen U-förmigen Täler hat, die die Gletscherlandschaften der Erde kennzeichnen, sagt Grau Galofre, haben Forscher andere geologische Spuren gefunden, die auf gletscherähnliche Eismassen in der Vergangenheit des Mars hindeuten, darunter Kieskämme, sogenannte Esker, und potenzielle subglaziale Kanäle.

„Während man auf der Erde Drumlins, Lineationen, Scheuerspuren und Moränen bekommen würde, würde man auf dem Mars dazu neigen, Kanäle und Eskerkämme unter einer Eisdecke mit genau den gleichen Eigenschaften zu bekommen“, sagte Grau Galofre.

Grau Galofre und ihre Co-Autoren modellierten die Dynamik zweier gleichwertiger Eisschilde auf der Erde und dem Mars mit derselben Dicke, Temperatur und subglazialen Wasserverfügbarkeit. Sie passten den bestehenden physikalischen Rahmen, der den Abfluss von Wasser beschreibt, das sich unter den Eisschilden der Erde angesammelt hat, in Verbindung mit der Dynamik der Eisbewegung an, um die Marsbedingungen zu modellieren und zu erfahren, ob sich der subglaziale Abfluss zu effizienten oder ineffizienten Abflusskonfigurationen entwickeln würde und welche Auswirkungen diese Konfiguration hätte über glaziale Gleitgeschwindigkeit und Erosion.

„Von einem frühen Mars mit Vorhandensein von flüssigem Oberflächenwasser, ausgedehnten Eisschilden und Vulkanismus in die globale Kryosphäre, die der Mars derzeit ist, muss die Wechselwirkung zwischen Eismassen und Basalwasser irgendwann stattgefunden haben“, sagte Grau Galofre. „Es ist nur sehr schwer zu glauben, dass der Mars in den 4 Milliarden Jahren der Planetengeschichte nie die Bedingungen entwickelt hat, um Eisschilde mit subglazialem Wasser wachsen zu lassen, da es ein Planet mit einem umfangreichen Wasservorrat, großen topografischen Variationen und dem Vorhandensein von beiden Flüssigkeiten ist und gefrorenes Wasser, Vulkanismus, [and is] weiter von der Sonne entfernt als die Erde.“

Die Ergebnisse dieser Modellierungsanstrengungen zeigen, wie Gletschereismassen ihr basales Schmelzwasser auf dem Mars viel effizienter ableiten als auf der Erde, wodurch weitgehend jede Schmierung der Basis von Eisschilden verhindert wird, die zu schnellen Gleitgeschwindigkeiten und verstärkter Gletschererosion führen würde. Laut dieser Studie hätten typische linierte Landformen, die auf der Erde zu finden sind, tatsächlich keine Zeit, sich auf dem Mars zu entwickeln.

Die Arbeit hat laut den Autoren auch Auswirkungen auf das Überleben möglicher alter Lebensformen auf dem Mars. Eine Eisdecke könnte allen subglazialen Gewässern wie Seen eine stetige Wasserversorgung, Schutz und Stabilität, Schutz vor Sonneneinstrahlung in Abwesenheit eines Magnetfelds und Isolierung gegen extreme Temperaturschwankungen bieten.