Heißes Magma könnte das flüssige Wasser unter den polaren Eiskappen erklären Mars: Ist der Vulkanismus noch aktiv? - scinexx | Das Wissensmagazin
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Heißes Magma könnte das flüssige Wasser unter den polaren Eiskappen erklären

Mars: Ist der Vulkanismus noch aktiv?

Mars-Nordpol
Geschichtetes Eis am Nordpol des Mars. Könnten im Marsuntergrund noch warme Magmakammern liegen? © ESA/DLR/FU Berlin, NASA MGS MOLA Science Team

Verborgene Vulkanhitze: Wenn es unter den polaren Eiskappen des Mars tatsächlich flüssiges Wasser gibt, dann könnte dort auch eine heiße Magmakammer im Untergrund existieren. Denn nur mit einer zusätzlichen Wärmequelle wie dieser könnte das Wasser dort flüssig bleiben, wie Forscher ermittelt haben. Ihren Berechnungen zufolge reichen weder ein hoher Salzgehalt noch der Druck des Eises allein aus, um die geschmolzene Eisunterseite zu erklären.

Ob es heute noch flüssiges Wasser auf dem Roten Planeten gibt, ist stark umstritten. Denn die Kälte und der geringe Gasdruck der Atmosphäre lassen jedes Nass sofort gefrieren oder verdampfen. Allerdings gibt es Indizien dafür, dass flüssiges Wasser zumindest vorübergehend in Kraterrinnen oder salzhaltigen Laugen im Untergrund existieren könnte. Im Sommer 2018 sorgten zudem Radardaten für Aufsehen, die auf größere Wassermengen unter der Eiskappe der marsianischen Pole hindeuteten.

Wie bleibt das subglaziale Wasser flüssig?

Das Problem nur: Was das Wasser unter den marsianischen Eiskappen flüssig hält, beantwortete die damalige Studie nicht. An diesem Punkt setzen nun Michael Sori und Ali Bramson von der University of Arizona in Tucson an. ‚“Wir fragten uns: Welche Umwelt bräuchte man, um das Eis dort zu schmelzen und welche Temperaturen und geologischen Prozesse wären nötig?“, sagt Sori. „Denn unter normalen Umständen wäre es dort viel zu kalt.“

Für ihre Studie erstellten die Forscher ein geophysikalisches Modell der marsianischen Eiskappen. Diesem fügten sie dann unterschiedliche salzhaltige Laugen an der Eisunterseite hinzu und untersuchten, durch welche Faktoren und ab welchen Schwellenwerten diese Lauge über ihrem Gefrierpunkt bleibt. „Unser Ziel ist es, einen Wärmegradienten zu erzeugen, der ausreicht um die Unterseite der Südpol-Eiskappe zu schmelzen“, so die Wissenschaftler.

Normale Marsbedingungen reichen nicht

Das Ergebnis: Unter den heute typischen Bedingungen auf dem Mars reicht die innere Wärme des Planeten nicht einmal ansatzweise aus, um das Eis der Pole anzuschmelzen. „Selbst bei der günstigsten Zusammensetzung mit hohem Salzgehalt und 20 Prozent Staub wäre ein Wärmefluss von 72 Watt pro Quadratmeter nötig, um flüssiges Wasser zu erzeugen“, berichten Sori und Bramson. Doch im besten Falle erreiche der Wärmefluss aus dem Marsinneren maximal 30 Watt pro Quadratmeter.

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Dass die Unterseite der Polkappen einfach nur durch den Druck des Eises, das Salz und die Wärme des Marsuntergrunds schmilzt, ist demnach nahezu unmöglich. Was aber kann dann dieses flüssige Wasser erzeugt haben? Auf der Suche nach einer Lösung wandten sich die Forscher dem geologischen Prozess zu, der schon in der Vergangenheit den Mars entscheidend geprägt hat: Vulkanismus.

Marsmagma
Szenario für eine Magmakammer unter dem Südpol des Mars als Wärmelieferant. © AGU/GRL, Sori und Bramson

Magmakammer als Hitzelieferant?

Dass der Rote Planet einst vulkanisch aktiv war, davon zeugen gewaltige Feuerberge wie der Olympus Mons, aber auch im Untergrund verborgene Supervulkane. Einige der großen Canyons könnten zudem von Lava-Strömen gebildet worden sein. Bisher allerdings gingen Planetenforscher davon aus, dass die vulkanische Aktivität auf dem Mars schon vor mehr als hundert Millionen Jahren erloschen ist. Doch es gibt auch einige Indizien, die für einen ruhenden, aber möglicherweise sogar anhaltenden Vulkanismus sprechen.

„Das könnte bedeuten, dass im Untergrund des Mars noch immer aktive Magmakammern gebildet werden und dass der Mars im Inneren nicht nur kalt und tot ist“, sagt Bramson. Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte die Restwärme dieser magmatischen Prozesse die Präsenz des flüssigen Wassers unter den Polkappen des Mars erklären.

Wenn Wasser, dann Vulkanismus

Ihren Berechnungen nach hätte es ausgereicht, wenn vor rund 300.000 Jahren Magma bis in die Marskruste aufgestiegen wäre. Die Wärme dieses seither langsam erkaltenden Magmas könnte dann im Laufe der Zeit nach oben steigen und die Eisunterseite anschmelzen. Für die benötigten 72 Watt pro Quadratmeter Wärmefluss würde eine Magmakammer von fünf Kilometern Durchmesser in rund acht Kilometern Tiefe ausreichen, so die Forscher.

Das aber bedeutet: Sollte es wirklich flüssiges Wasser unter den polaren Eiskappen des Mars geben, dann muss dort auch eine Wärmequelle dafür existieren. Und diese kann nach Ansicht von Sori und Bramson eigentlich nur auf vulkanischer Hitze beruhen. „Wenn sich die Interpretation der Radardaten als korrekt erweist, dann könnte es in diesen Gebieten noch vor Kurzem einen aktiven Magmatismus gegeben haben“, sagen die Forscher. Mehr Aufschluss darüber könnten die Messdaten der Sonde Mars InSight liefern, die zurzeit den Wärmefluss und Untergrund des Mars untersucht. (Geophysical Research Letters, 2019; doi: 10.1029/2018GL080985)

Quelle: American Geophysical Union

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