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Rätselhafte Mars-Rinnsale

Was steckt hinter den saisonalen Rutschungen an Kraterhängen des Roten Planeten?

Mars-Rinnsale
"Rinnsale" am Steilhang des Newton-Kraters auf dem Mars. © NASA/JPL-Caltech, University of Arizona

Schon seit Jahren rätseln Planetenforscher über saisonale Rinnsale oder Rutschungen an einigen Kraterhängen des Mars. Diese Aufnahme zeigt einige dieser mysteriösen, hier grau erkennbaren Phänomene am Hang des Newton-Krater. Jetzt legen Experimente nahe, dass eine Wechselwirkung halbgefrorener Salzlaugen für diese Rutschungen verantwortlich sein könnte. Das würde bestätigen, dass es schon knapp unter der Marsoberfläche flüssige Salzlösungen gibt.

Entdeckt wurde das Phänomen vor rund zehn Jahren in Aufnahmen der NASA-Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO): An den Südhängen einiger Marskrater waren dunkle, sich verändernde Linienstrukturen zu erkennen. Diese Rinnsale sind knapp einen Meter breit, aber hundert Meter lang, und entstehen, wenn der Untergrund sich im marsianischen Frühling allmählich erwärmt.

Diese Aufnahme zeigt den Rand des rund 300 Kilometer großen Newton-Kraters südlich des Mars-Äquators. Sie wurde von der hochauflösenden HiRISE-Kamera des Mars Reconnaissance Orbiters erstellt. Am steilen Kraterhang sind die mysteriösen Rinnsale gut als hellgraue Schlieren zu erkennen.

Wasser, Laugen oder doch nur Sand?

Doch was erzeugt diese Schlieren? Strömt dort flüssiges oder „kochendes“ Salzwasser knapp unter der Oberfläche die Kraterhänge hinab? Das wäre eine Sensation, denn bislang werden solche flüssigen Laugen nur in größerer Tiefe und unter der Polkappe des Roten Planeten vermutet. Möglich scheint aber auch, dass diese Rinnsale ganz ohne Flüssigkeit gebildet werden. Denn Temperatur und Verhalten der Rinnsale passen eher zu trockenen Rutschungen.

Jetzt liefert ein Experiment auf der Erde neue Hinweise auf den Prozess hinter den mysteriösen Marsrinnsalen. Forscher um Janice Bishop vom SETI-Institute haben dafür eine dem Marsregolith ähnliche Mineralmischung mit Chlorid- und Sulfatsalzen vermischt und von unten angefeuchtet. Dan beobachteten sie, was bei starkem Frost von minus 50 Grad und dem langsamen Auftauen auf knapp unter dem Gefrierpunkt passierte.

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Halbgefrorene Salzlösungen als Urheber?

Es zeigte sich: Bei minus 50 Grad bildete der Mars-Permafrost im unteren Teil eine eishaltige Schicht. Bei Erwärmung auf minus 40 bis minus 20 Grad tauten kleine Anteile dieses Eises auf. „Die Infrarotspektroskopie enthüllte, dass sich in dem salzigen Boden dünne Schichten halbflüssigen Wassers auf den Kornoberflächen bildeten – selbst bei marsähnlichen Frosttemperaturen“, berichtet Bishop.

Der Clou dabei: Diese halb flüssigen, halb gefrorenen Schichten fördern chemische Reaktionen im Untergrund und machen ihn zudem instabil. Als Folge färbt sich die Oberfläche dunkel und das Material kann sich in einer Rutschung lösen. „Die dünnen Schichten aus schmelzendem Eis sind auf die Wechselwirkung zwischen unterirdischem Wassereis, Chlorsalzen und Sulfaten zurückzuführen“, erklärt Koautor Christian Köberl von der Universität Wien. „Diese erzeugen eine Art flüssigkeitsähnlichen Schlamm, der die beobachteten Rutschungen auslöst.“

Beobachtbar auch in irdischen Extremregionen

Diesen Prozess kann man auch in einigen marsähnlichen Landschaften auf der Erde beobachten, darunter den Trockentälern der Antarktis, im Toten Meer in Israel und im Salar de Pajonales in der Atacama-Wüste. Auch dort können Salze, wenn sie mit Gips oder Wasser im Untergrund interagieren, Störungen an der Oberfläche bis hin zu Kollapserscheinungen und Erdrutschungen verursachen.

Nach Ansicht der Forscher ist es daher sehr wahrscheinlich, dass auch die rätselhaften Marsrinnsale durch diesen Mechanismus ausgelöst werden. „Diese Erkenntnisse sind außerdem ein wichtiges Beispiel dafür, dass man geologische Untersuchungen auf der Erde auf andere erdähnliche Planeten anwenden kann, und umgekehrt. Geologische Prozesse finden in ähnlicher Weise auf den verschiedensten Körpern unseres Sonnensystems statt“, sagt Köberl. (Science Advances, 2021; doi: 10.1126/sciadv.abe4459)

Quelle: SETI Institute, Universität Wien

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