Seit der Frühzeit unseres Sonnensystems haben Asteroideneinschläge die Planeten mitgestaltet und zu ihrer Entwicklung beigetragen. Eine neue von der NASA finanzierte Forschungsarbeit zeigt, dass der Mars zehnmal weniger große Einschläge erfuhr, als einige frühere Schätzungen ergaben.
Die alten Oberflächen des Mars sind wie jene von Merkur und dem Mond mit den Narben von Asteroideneinschlägen bedeckt. Das größte und älteste Einschlagbecken auf dem Mars – Borealis genannt – ist fast 9.600 Kilometer breit und umfasst die Großteil der nördlichen Hemisphäre auf dem Roten Planeten. Ein kleineres Einschlagbecken namens Hellas ist circa 1.900 Kilometer breit und acht Kilometer tief.
Die Wissenschaftler Bill Bottke vom Southwest Research Institute (SwRI) und Jeff Andrews-Hanna von der University of Arizona haben die frühe Einschlaggeschichte des Mars und die Zeitpunkte der großen Einschläge untersucht. Während alte Theorien andere Ursachen vermuteten, sprechen die neuen Ergebnisse dafür, dass das Borealis-Becken die nördlichen Tiefebenen vor 4,5 Milliarden Jahren schuf. Darauf folgte eine Zeitspanne von etwa 400 Millionen Jahren, in der kein Rieseneinschlag stattfand. Schließlich gipfelte es in einer Einschlagserie vor 4,1-3,8 Milliarden Jahren, bei der vier große Einschlagbecken und zahllose kleinere Krater entstanden.
Bottke und Andrews-Hanna sammelten Daten und führten Simulationen durch, um ihre Ergebnisse zu unterstützen, laut denen der Rand des Borealis-Beckens nur von einem einzigen späteren Becken namens Isidis aufgeworfen wurde. Die Ergebnisse wurden kürzlich im Journal Nature Geoscience veröffentlicht.
„Das setzt der Anzahl der großen Einschlagbecken, die auf dem Mars nach dem Borealis-Becken entstanden, enge statistische Grenzen“, sagte Bottke, der leitende Wissenschaftler des ISET-Teams (Institute for the Science of Exploring Targets) am Solar System Exploration Research Virtual Institute (SSERVI) der NASA. „Über die Anzahl und die Zeitpunkte solcher großen Einschläge auf dem jungen Mars wurde diskutiert, wobei die Schätzungen ergaben, dass nach Borealis zwischen vier und 30 große Einschlagbecken entstanden. Unsere Arbeit zeigt, dass die niedrigeren Werte wahrscheinlicher sind.“
Um die Auswirkungen dieses Bombardements zu verstehen, musste die Studie auch die Zeitpunkte der Einschläge eingrenzen, die für andere große Einschlagbecken verantwortlich sind, und deren Erhaltungszustände vergleichen. Die Erhaltungszustände der vier jüngsten großen Einschlagbecken auf dem Mars – Hellas, Isidis, Argyre und das jetzt bedeckte Utopia-Becken – sind dem größeren und älteren Borealis-Becken verblüffend ähnlich. Der vergleichbare Erhaltungsgrad von Borealis und diesen jüngeren Becken deutet darauf hin, dass jegliche Einschlagbecken, die in diesem Zeitintervall entstanden, ähnlich gut erhalten sein sollten.
Vorherige Studien verwendeten überlagerte, kleinere Krater, die aus dem Auftreten von zeitlich nahe beieinander liegenden Einschlägen hervorgingen, so dass sich neuere Krater über älteren bildeten. Auf diese Weise wurde das Alter von Hellas, Isidis und Argyre auf 3,8-4,1 Milliarden Jahre geschätzt. Die Altersbestimmungen von Mineralen, die in Gestein gefunden wurden, das durch Einschläge von der Marsoberfläche weggesprengt wurde und in Form von Meteoriten auf die Erde gelangte, offenbarten, dass das Borealis-Becken etwa 4,5 Milliarden Jahre alt ist – fast so alt wie der Mars selbst.
„Die Zeitpunkte dieser Einschläge verlangen zwei separate Populationen von Objekten, die den Mars trafen: Eine Population war Teil der Entstehung der inneren Planeten und ebbte früh ab, und die zweite Population traf die Oberfläche zu einer späteren Zeit“, sagte Bottke. „Wir bezeichnen die Ruhepause als Flaute, auf die dann eine Periode intensiveren Bombardements folgte, das als das Große Bombardement bezeichnet wird“, sagte Andrews-Hanna.
Bottke und Andrews-Hanna spekulieren, dass die Freisetzung von Gasen aus vulkanischer Aktivität ohne die Rieseneinschläge zu der Zeit eine dichtere Atmosphäre aufgebaut haben könnte, und dass die stabileren Oberflächenbedingungen sogar noch günstiger für Leben gewesen sein könnten. Obwohl über die Frühgeschichte des Mars noch Vieles im Unklaren bleibt, öffnen die Ergebnisse der neuen Studie ein Fenster zu seiner turbulenten Vergangenheit.
Das ISET ist ein Forschungsteam, das vom SSERVI geleitet wird. Das SSERVI hat seinen Sitz am Ames Research Center im Silicon Valley (Kalifornien) und wird vom Science Mission Directorate der Agentur und dem Human Exploration and Operations Mission Directorate finanziert. Es leitet nationale und internationale Partnerschaften, die darauf abzielen, die Grenzen der Wissenschaft und Erforschung zu erweitern.
(THK)
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