Mithilfe von Einschlagskratern als Datierungsinstrument hat der Forschungswissenschaftler Alexander Morgan vom Planetary Science Institute maximale Zeitskalen für die Bildung von Mars-Talnetzwerken bestimmt, die durch fließendes Wasser geformt werden.
„Der Mars ist heute eine globale Wüste, aber auf seiner Oberfläche sind zahlreiche Spuren von früher fließendem Wasser zu finden, darunter scheinbar Flusstäler. Der Zeitrahmen, in dem sich diese Täler gebildet haben, hat große Auswirkungen auf die Bewohnbarkeit des frühen Mars, da es lange Zeiträume mit stabilem flüssigem Wasser gab.“ wäre lebensförderlicher“, sagte Morgan, alleiniger Autor von „Neue maximale Beschränkungen für die Ära der Bildung des Mars-Talnetzwerks“ das erscheint in Briefe zur Erd- und Planetenwissenschaft.
Mars-Talnetzwerke entstanden vor mehr als 3 Milliarden Jahren und gelten seit langem als einer der stärksten Beweise für flüssiges Wasser auf dem frühen Mars. Frühere Arbeiten haben ergeben, dass die Erosion dieser Täler mindestens Zehntausende von Jahren dauerte, aber die Häufigkeit der Flussereignisse und damit die gesamte Zeitspanne, in der sich die Täler bildeten, wurden nicht eingeschränkt.
„In dieser Studie habe ich Krater verwendet, die vor und nach Talsystemen entstanden sind, um maximale Grenzen von Hunderten von Millionen Jahren für die Ära festzulegen, in der sich diese Systeme gebildet haben. Frühere Arbeiten hatten nur minimale Zeitskalen ermittelt, daher liefern diese neuen Ergebnisse eine Obergrenze.“ „Die Zeitspanne, in der Marstäler aktiv waren“, sagte Morgan.
„Angesichts dessen, was wir über die Erosionsraten auf dem frühen Mars wissen, deuten längere Zeitskalen darauf hin, dass die Bedingungen, die Flüsse ermöglichten, sehr unregelmäßig waren, mit langen Trockenperioden, unterbrochen von kurzen Episoden fluviatiler Aktivität.“
Wissenschaftler, die den frühen Mars untersuchen, tendieren in der Vergangenheit dazu, in eine von zwei Lagern einzuordnen: Der frühe Mars war entweder „warm und nass“ mit einem Ozean oder er war „kalt und eisig“ mit massiven Eisschilden.
„Im Laufe des letzten Jahrzehnts oder so haben wir erkannt, dass diese Deskriptoren viel zu allgemein sind und es keinen Sinn macht, Hunderte Millionen Jahre Klimageschichte in einer Beschreibung aus zwei Wörtern zusammenzufassen.“ Sagte Morgan.
„Wie die Erde war auch der frühe Mars komplex, und die Bedingungen, die Oberflächenwasser zuließen, variierten wahrscheinlich erheblich. Die Erde hat im Laufe ihrer Geschichte massive klimatische Veränderungen erlebt – zum Beispiel befand sich vor 20.000 Jahren das Gebiet, das heute Chicago ist, unter einer halben Meile Eisschicht.“ und die Oberflächenbedingungen, die Flüsse auf dem frühen Mars ermöglichten, nahmen wahrscheinlich ebenfalls zu und ab.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Flüsse auf dem Mars sehr langsam erodierten, ähnlich wie Teile der Atacama-Wüste in Chile. Eine Erklärung ist, dass die Erosion möglicherweise durch die Ansammlung großer Felsbrocken auf dem Flussbett gehemmt wurde, die nicht weiter zerkleinert werden konnten.
Eine andere Erklärung ist, dass Flüsse sehr selten flossen, vielleicht nur 0,001 % der Zeit. Dies würde bedeuten, dass Flüsse auf dem Mars im Allgemeinen trocken waren, aber aktiv werden könnten, wenn vulkanische Aktivität oder Schwankungen in der axialen Neigung und Umlaufbahn des Planeten um die Sonne die Marsoberfläche erwärmten. Diese langfristigen Klimaveränderungen treten auch auf der Erde auf (wo sie Milankovitch-Zyklen genannt werden) und sind für die jüngsten Eiszeiten der Erde verantwortlich.
„Über kurze Zeiträume wird der Flussfluss durch Niederschläge oder die Schneeschmelze stromaufwärts gesteuert. Über längere Zeiträume werden die Flüsse der Erde von klimatischen Veränderungen beeinflusst“, sagte Morgan. „Zum Beispiel gab es vor 20.000 Jahren große Seen und größere Flüsse im heutigen Nevada. Marsflüsse hätten auf ähnliche Weise funktioniert, mit kurzfristigen Schwankungen aufgrund von Stürmen oder Schneeschmelze und längerfristigen Schwankungen aufgrund von Veränderungen.“ in der Drehung und Umlaufbahn des Planeten um die Sonne.
Mehr Informationen:
Alexander M. Morgan, Neue maximale Beschränkungen für die Ära der Mars-Tal-Netzwerkbildung, Briefe zur Erd- und Planetenwissenschaft (2023). DOI: 10.1016/j.epsl.2023.118509