Mechanischer Prozess bewirkt Umwandlung von Magnetit in rotes Hämatit – ganz ohne Wasser Mars: Rote Farbe doch kein „Rost“? - scinexx | Das Wissensmagazin
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Mechanischer Prozess bewirkt Umwandlung von Magnetit in rotes Hämatit – ganz ohne Wasser

Mars: Rote Farbe doch kein „Rost“?

Der Rote Planet: Der Mars hätte eine sehr dunkle Farbe (Bild rechts), wenn er nicht von rotem Staub bedeckt wäre. © NASA / ESA / Hubble Team / Europlanet

Der Mars ist rot, weil das eisenhaltige Gestein einst, in feuchteren Zeiten, „rostete“: Das ist die gängige, aber inzwischen möglicherweise überholte Erklärung. Denn jetzt haben Wissenschaftler in Laborexperimenten belegt, dass der rote Staub auch durch das starke mechanische Vermahlen von Gestein erzeugt werden kann – ohne jegliche Mitwirkung von Wasser.

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Die Oberfläche des Mars ist von feinem rotem Staub bedeckt, selbst in der Atmosphäre wirbeln diese Staubteilchen umher und färben den Himmel rötlich. Doch obwohl dieser Staub den Roten Planeten dermaßen prägt, sind seine physikalischen, chemischen und geologischen Eigenschaften nur in Teilen bekannt. Genau das aber ist wichtig um die Struktur und Entwicklung der oberflächennahen Umwelt zu begreifen und beispielsweise auf potenziell lebensfreundliche Habitate zu schließen.

Rote Farbe auch ohne Wasser-Oxidierung?

Eine der bereits beantwortet geglaubten Fragen könnte nun wieder zur Debatte stehen: Die Farbe des Staubs. Die gängige Theorie geht davon aus, dass eine Oxidierung des im Gestein reichlich vorhandenen Eisens die Rotfärbung verursacht hat. Jonathan Merrison vom Mars Simulations Laboratorium im dänischen Aarhus präsentierte jedoch nun auf dem „European Planetary Science Congress” in Potsdam eine ganz andere Erklärung.

„Der Mars müsste eigentlich abgesehen von seinen weißen Polkappen schwarz aussehen, da die meisten Gesteine seiner mittleren Breiten aus Basalt bestehen“, erklärt Merrison. „Seit Jahrzehnten nehmen wir an, dass die roten Regionen des Mars in Verbindung stehen mit der wasserreichen Frühgeschichte des Planeten und das zumindest in einigen Gebieten wasserhaltige, stark oxidierte Mineralien vorhanden sind.“

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Überraschung nach monatelangem Zermahlen

In ihren Laborversuchen nutzten Merrison und seine Kollegen nun eine völlig neue Methode, um den Transport von Sand beispielsweise durch den Wind auf dem Roten Planeten zu simulieren. Sie schlossen Proben von Quarzsand hermetisch in Glasflaschen ein und rotierten diese über mehrere Monate hinweg ständig. Mehr als zehn Millionen Mal wurde im Laufe dieser Versuche jede Flasche auf den Kopf gestellt und wieder aufgerichtet.

Nach sieben Monaten waren durch diesen mechanischen Prozess knapp zehn Prozent der Sandkörner zu feinem Staub zermahlen. Dann gaben die Forscher Magnetitstaub hinzu, feines Pulver einer auch im Marsbasalt häufigen Eisenoxidverbindung. Zu ihrer großen Überraschung färbte sich das eigentlich dunkle Magnetit-Quarzsand-Gemisch nach weiterem ausdauernden Schütteln allmählich rötlich.

Umwandlung von Magnetit in Hämatit

„Rötlich-orange-farbene Materialablagerungen, die Mineralschichten ähneln, die als Wüstenlacke bekannt sind, begannen auf den rotierenden Flaschen zu erscheinen”, so Merrison. „Die anschließende Analyse des Materials und des Staubes zeigte, dass das Magnetit in das rote Mineral Hämatit umgewandelt worden war. Und dies durch einen rein mechanischen Prozess ohne die Präsenz von Wasser zu irgendeinem Zeitpunkt.“

Sand nach zwei Monaten (links) und nach sieben Monaten schütteln (rechts) © Universität Aarhus / Europlanet

Funktioniert auch in Mars-ähnlicher Atmosphäre

Die Wissenschaftler vermuten, dass die Quarzsandkörner beim Herumwirbeln schnell erodieren und eine Umwandlung der Mineralien durch direkten Kontakt eintritt. Wie genau dies vonstatten geht, muss allerdings noch durch weitere Experimente und Analysen erforscht werden. Die ersten Versuche zeigen jedoch bereits, dass dieser Prozess nicht nur an der Luft, sondern auch in einer trockenen Kohlendioxidatmosphäre, wie sie auf dem Mars existiert, stattfindet.

„Indem wir die Bedingungen simulieren und akkurate Analogien zur Marsumwelt entwickeln, werden wir sicher noch tiefere Einsichten in seine staubigen Eigenheiten gewinnen“, erklärt Merrison. „Die Entwicklung besserer Analogien für Oberfläche und Atmosphäre ist auch essenziell für die Interpretation der Beobachtungen von Mars-Landern und die Entwicklung neuer Instrumente für die nächste Generation von Sonden.“

(Europlanet Research Infrastructure (RI), 21.09.2009 – NPO)

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