Der Mantel des Mars kühlt sich jede Milliarde Jahre wahrscheinlich um 30-40 Grad Celsius ab. Zu dieser Schlussfolgerung gelangten Wissenschaftler vom CNRS (Centre national de la recherche scientifique) und der Université Paul Sabatier in Toulouse nachdem sie basierend auf Beobachtungen von Raumsonden erstmals die thermale Entwicklung des Planeten während der vergangenen vier Milliarden Jahre rekonstruierten. Diese Werte deuten darauf hin, dass die Abkühlung langsamer als auf der Erde abläuft (70-100 Grad Celsius pro Milliarde Jahre) und heben die besondere Natur unseres Planeten hervor, bei dem die thermale Entwicklung durch die Plattentektonik beeinflusst wird. Diese Ergebnisse wurden am 6. April 2011 online im Journal Nature veröffentlicht.
Die Geschichte der Wasser- und Klimaentwicklung auf dem Mars hat in den letzten Jahrzehnten beachtliche Aufmerksamkeit bekommen. Allerdings muss die Entwicklung eines Planeten als Ganzes betrachtet werden. Das setzt das Verständnis der thermalen und dynamischen Entwicklung des Planeteninneren in Bezug zu vulkanischer oder tektonischer Aktivität voraus. Die Bildung von Vulkanen resultiert aus der teilweisen Aufschmelzung von Mantelgesteinen, dem Auftrieb dieser magmatischen Flüssigkeiten und ihrer Eruption an der Oberfläche. Das teilweise Aufschmelzen findet innerhalb des Mantels statt, in einer Tiefe, wo die richtigen Temperatur- und Druckverhältnisse zusammentreffen. Diese Tiefe bezieht sich auf die Basis der Lithosphäre, welche aus der Kruste und dem oberen Mantel besteht. Die Zusammensetzung der magmatischen Flüssigkeiten hängt von der Tiefe (Druck) und der Temperatur ab, bei der das Aufschmelzen stattfindet. Beispielsweise deuten terrestrische Gesteine aus dem Archaikum (vor rund drei Milliarden Jahren) darauf hin, dass der Erdmantel zu dieser Zeit heißer war als heute. Diese Verbindung zwischen der Chemie des Magmas und den Schmelzbedingungen wurde von den Wissenschaftlern des Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie am Observatoire Midi-Pyrénées auf den Mars angewandt.
Das Gammastrahlenspektrometer an Bord der US-Raumsonde Mars Odyssey hat Karten von den Vorkommen verschiedener chemischer Elemente auf der Marsoberfläche erstellt. Die Wissenschaftler konzentrierten sich hauptsächlich auf Silizium, Eisen und Thorium, die besonders empfindlich gegenüber den Schmelzbedingungen sind. Die Häufigkeit dieser drei Elemente in zwölf marsianischen Vulkanregionen ergibt eine bemerkenswerte Aufzeichnung der Schmelzprozesse innerhalb des Mantels in den letzten vier Milliarden Jahren.
Die Forscher zeigten, dass Veränderungen im Eisen, Silizium und Thorium in den vulkanischen Gesteinen ein Hinweis für einen langfristigen Temperaturabfall des Mantels sind und eine Verdickung der Lithosphäre in der Tiefe, wo die Schmelzprozesse stattfinden, anzeigen. Sie sprechen auch dafür, dass Magma in einer immer größer werdenden Tiefe produziert wird.
Die Ergebnisse machen es möglich, die thermale Entwicklung des Mars präzise zu rekonstruieren, der anscheinend viel langsamer (30-40 Grad Celsius pro Milliarde Jahre) abkühlte als die Erde (70-100 Grad Celsius pro Milliarde Jahre). Der Grund dafür liegt wahrscheinlich in der Abwesenheit von Plattentektonik auf dem Mars. Diese Studie wirft auch Licht auf die vielfältigen Szenarios planetarer Entwicklung und macht es möglich zu verstehen, warum die vulkanische Aktivität eines Planeten letzten Endes abnimmt (wenn das Magma nicht mehr in der Lage ist, die zu dick gewordene Lithosphäre zu durchbrechen). Die Resultate liefern ein neues Gerüst, in dem zahlreiche Fragen und Gründe für den Zusammenbruch des Marsmagnetfeldes vor vier Milliarden Jahren untersucht werden können. Darunter fallen auch die Beziehungen zwischen Vulkanismus und der Entwicklung der physikalischen und chemischen Parameter der Marsatmosphäre.
Quelle: http://www2.cnrs.fr/en/1849.htm
(THK)
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