Mars-Orbiter findet Hinweise auf Vulkanismus

Es war Frühsommer auf der Nordhalbkugel des Mars, als ein Forscherteam Spitzenwerte von Chlorwasserstoff an einer Stelle feststellte, an der diese eigentlich nicht hätten auftreten dürfen, und das zudem zu einer ungewöhnlichen Jahreszeit. Dieses Gas unterliegt auf dem Mars saisonalen Schwankungen: Es erreicht seinen Höchststand im Winter der Nordhalbkugel und verschwindet dann im Sommer größtenteils. Der Großteil dieser Schwankungen scheint mit den Staub- und Wasserkreisläufen des Mars zusammenzuhängen. Doch es gab eine Ausnahme von diesem Muster, immer zur gleichen Jahreszeit und am gleichen Ort – über vulkanischen Spalten an den Flanken des Vulkans Alba Mons, im Frühsommer.

Der Mars besitzt die größten Vulkane im Sonnensystem, doch ist nicht bekannt, wie aktiv diese sind. Aufnahmen aus der Umlaufbahn zeigen, dass einige Vulkane offenbar in den letzten paar Millionen Jahren aktiv waren, und Seismometer haben Marsbeben – die Erdbeben des Mars – registriert. Beide Tatsachen deuten darauf hin, dass der Mars vulkanisch aktiv sein könnte. Allerdings wurden bisher noch nie neue Lavaströme oder Eruptionen beobachtet.

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Frost auf Marsvulkanen nachgewiesen

Die Erkenntnis ist das Ergebnis einer kombinierten atmosphärischen und geologischen Analyse. Zunächst wurde Chlorwasserstoff nachgewiesen, der räumlich stark begrenzt war und zeitlich unmittelbar nach dem Sublimieren des Winterfrosts auftrat. Die Infrarotspektrometer der „Atmospheric Chemistry Suite“ des TGO waren an der Untersuchung beteiligt.

Anschließend zeigte eine genaue Untersuchung der Region um den Alba Mons mit der [🔎] CaSSIS-Kamera des TGO frische und schmale Spalten, die in einigen Fällen Hunderte von Metern lang waren und mit Farbveränderungen an der Oberfläche einhergingen.

„Der Trace Gas Orbiter konnte den entscheidenden Beweis finden. Es war, als würde man eine Nadel im Heuhaufen suchen. Es ist wirklich erstaunlich, dass er eine Handvoll Moleküle aus einer möglicherweise nur zeitweise vorhandenen Quelle aufspüren konnte, während er sich kontinuierlich auf seiner Umlaufbahn bewegte, um die gesamte Marsatmosphäre zu überwachen“, erklärt Mège.

Wissenschaftler vermuten, dass magmatische Gase durch diese Spalten aufsteigen könnten, ähnlich wie bei einigen Fumarolen auf der Erde. Im Winter, bei Temperaturen bis zu -120 °C, werden die Spalten durch Eis verschlossen; wenn das Eis im Frühsommer sublimiert, würde die Freisetzung von Chlorid durch diese Spalten kanalisiert werden.

Die Verfärbung um die Spalten herum könnte von Ablagerungen stammen, die von aus dem Marsinneren entweichenden Gasen zurückgelassen wurden, ähnlich wie bei Fumarolen, vulkanischen Gasquellen auf der Erde. Das Forscherteam stützte sich auf geologische Intuition, um den Zusammenhang zwischen dem Gas und den Spalten herzustellen. „Als ich mir die räumliche Verteilung der Austritte ansah, war mir sofort klar, dass dahinter etwas Vulkanisches steckte, aber das musste noch nachgewiesen werden“, räumt Mège ein.

„Ein großer Teil der Arbeit bestand darin, alle möglichen chemischen Prozesse in der Marsatmosphäre zu untersuchen. Wir mussten rigoros, kritisch und kreativ vorgehen, um das Vorhandensein von Chlorwasserstoff zu erklären. Die Daten waren komplex, aber auch hervorragende Denkanstöße“, fügt Mège hinzu. Das Team vermutet, dass die Austritte mit einer ruhenden Magmakammer in Verbindung stehen, einer Art vulkanischem Leitungssystem unter der Marsoberfläche.

Magmatische Gase wie Chlorwasserstoff könnten in der Vergangenheit in größeren Mengen vorhanden gewesen sein, was zu einer dichteren Atmosphäre und einem wärmeren Klima beigetragen und es ermöglicht hätte, dass flüssiges Wasser einen Großteil der Marsoberfläche bedeckte. Wenn Lava, die durch die Kruste aufsteigt, auf Grundwasser trifft, könnte dies zu warmen, bewohnbaren Nischen führen.

„Die Suche nach Leben auf dem Mars in den sickernden Spalten der Region Alba Mons wäre sehr sinnvoll. Wenn hydrothermale Systeme aktiv sind, könnten sie die für die Entwicklung von Mikroorganismen notwendigen Bausteine und Energie enthalten und Mikroorganismen vor der feindlichen und sich verändernden Umgebung oberhalb der Oberfläche schützen“, überlegt Mège. „Diese Erkenntnisse könnten sich als der bislang größte Erfolg des TGO erweisen“, betont Colin Wilson, Projektwissenschaftler der ESA für den ExoMars Trace Gas Orbiter. [ESA / dre]