Rätselhafte Felsen auf dem Mars weisen auf einen gewalttätigen Ursprung hin

Die Bestimmung der Geschichte des Mars, seiner Entstehung und Entwicklung im Laufe der Zeit, ist seit Jahrzehnten ein Ziel von Orbiter- und Rover-Missionen zum Roten Planeten.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Steve Ruff von der School of Earth and Space Exploration der Arizona State University hat Daten von mehreren dieser Marsmissionen analysiert und festgestellt, dass das rätselhafte olivinreiche Grundgestein im Gusev-Krater und im und um den Jezero-Krater eine Art Gestein sein könnte genannt „Ignimbrite“, das sowohl magmatisch als auch sedimentär ist und sich als Ergebnis katastrophaler explosiver Eruptionen aus riesigen vulkanischen Calderas bildet.

Wenn das Team Recht hat, kann dies zu einem besseren Verständnis des olivinreichen Grundgesteins an anderen Orten auf dem Mars führen und auch auf eine Art von Vulkanismus hinweisen, die in der Frühgeschichte des Mars häufiger vorkommt. Die Ergebnisse ihrer Studie wurden kürzlich in veröffentlicht Ikarus.

„Es gibt viele Ideen für den Ursprung des olivinreichen Grundgesteins, das große Teile einer Region namens Nili Fossae bedeckt, zu der auch der Jezero-Krater gehört“, sagte Ruff. „Es ist eine Debatte, die seit fast 20 Jahren andauert.“

Aufschlüsse von Grundgestein, das reich an Olivin und auch Karbonat ist, verbinden den Krater Gusev, der vor 16 Jahren vom Rover Spirit der NASA erkundet wurde, und die Region Nili Fossae, in der der Rover Mars 2020 Perseverance derzeit den Krater Jezero erkundet. Beide Orte weisen die höchste bisher auf dem Mars identifizierte Menge an Olivin auf. Die Ähnlichkeiten in Zusammensetzung und Morphologie der weit voneinander entfernten olivinreichen Gesteine ​​waren zuvor nicht untersucht worden. Nun scheint es, dass sie sich auf ähnliche Weise gebildet haben.

Olivin ist ein weit verbreitetes Silikatmineral, das aus Magma stammt, das im Marsmantel erzeugt wird (derselbe Prozess findet auch auf der Erde statt). Eine Art vulkanischer Prozess ist also eine vernünftige Erklärung für den Ursprung des olivinreichen Gesteins auf dem Mars. Aber Szenarien, die von Lavaströmen bis zu einem riesigen Aufprall reichen, der Olivin aus dem Mantel ausbaggert, wurden zuvor vorgeschlagen.

Ruff und das Team wollten eine führende Hypothese testen, bei der es um Asche ging, die sanft von Vulkanfahnen abgelagert wurde. Aber ihre Beobachtungen enthüllten eine viel gewalttätigere Geschichte.

Insbesondere untersuchte Ruff Mosaike von Bildern des Microscopic Imager des Mars-Rover Spirit (der wie die Handlinse eines Geologen ist) und bemerkte Felsen mit einer ungewöhnlichen Textur. Ruff konsultierte eine Online-Bibliothek mit Bildern von Gesteinen auf der Erde und stieß auf einige Vulkangesteine ​​mit Texturen, die denen in den Mosaiken vom Mars bemerkenswert ähnlich sahen.

„Das war ein Heureka-Moment“, sagt Ruff. „Ich habe in den Felsen des Gusev-Kraters die gleichen Texturen gesehen wie in einer ganz bestimmten Art von Vulkangestein, das hier auf der Erde gefunden wurde.“

Die Bilder stammen von einer Gesteinsart namens „Ignimbrite“, die im Wesentlichen gleichzeitig magmatisch und sedimentär ist. Ignimbrite bilden sich als Ergebnis von Strömen von pyroklastischer Asche, Bimsstein und Blöcken aus den größten Vulkanexplosionen, die auf der Erde bekannt sind.

„Stellen Sie sich eine bodennahe Wolke aus heißen Gasen und fast geschmolzener Asche und Bimsstein vor, die über Dutzende von Kilometern durch die Landschaft fließt und sich in nur wenigen Tagen in Schichten von bis zu mehreren hundert Metern Dicke auftürmt“, sagte Ruff.

Nach ihrer Einlagerung kühlen Ignimbrite-Lagerstätten langsam über Monate oder Jahre ab. Dies führt zu komplizierten Netzwerken von Rissen, die als Kühlfugen bekannt sind und sich bilden, wenn sich die dicken Haufen aus Asche und Bimsstein zusammenziehen. Ruff erkannte bemerkenswert ähnliche Bruchmuster in den olivinreichen Grundgesteinsablagerungen auf dem Mars, was den Beweis für einen Ignimbrit-Ursprung ergänzt.

Auf der Erde findet man Ignimbrite an Orten wie dem Yellowstone-Nationalpark im Westen der USA. Die gelb gefärbten Felsen sind Ignimbrite aus einer riesigen vulkanischen Caldera, die sich in einer Zeit gebildet hat, die vor etwa 2,1 Millionen Jahren begann und jetzt verfüllt ist.

„Niemand hatte zuvor Ignimbrite als Erklärung für das olivinreiche Grundgestein auf dem Mars vorgeschlagen“, sagte Ruff. „Und es ist möglich, dass dies die Art von Felsen ist, auf der der Perseverance-Rover im vergangenen Jahr herumgefahren ist und Proben genommen hat.“

Der Mars hat den größten Vulkan im Sonnensystem und Lavaströme, die riesige Teile des Planeten bedecken, also sind vulkanische Gesteine ​​eine Selbstverständlichkeit. Aber nur an wenigen Orten wurde vorgeschlagen, Ignimbrite zu enthalten, und bis jetzt nur versuchsweise.

Mit den neuen Erkenntnissen dieses Teams ist es möglich, dass Ignimbrite sowohl im Jezero- als auch im Gusev-Krater auftreten. Andere Orte mit olivinreichem Grundgestein sind ebenfalls Kandidaten für Ignimbrit-Lagerstätten, und alle scheinen sich früh in der Marsgeschichte gebildet zu haben, etwa während der ersten Milliarde Jahre.

„Die olivinreiche Zusammensetzung ist für die meisten Ignimbrite auf der Erde ungewöhnlich, aber es gibt Beweise für diese Zusammensetzung in den ältesten. Jetzt, mit den starken Beweisen für alte olivinreiche Ignimbrite auf dem Mars, deutet dies vielleicht auf eine Art von Vulkanismus hin, katastrophal explosive Eruptionen von olivinreichem Magma, das in der frühen geologischen Entwicklung eines Planeten passiert“, sagte Ruff. „Die Antwort im Fall des Mars könnte aus Gesteinsproben stammen, die von Perseverance gesammelt und bei zukünftigen Missionen zur Erde zurückgebracht wurden.“