Mysteriöse Polygone wurden unter dem Marsboden entdeckt

Bei der Erkundung des Marsuntergrunds wurden merkwürdige wabenförmige Strukturen entdeckt, die wertvolle Informationen über das alte Klima des roten Planeten liefern. Hier ist, was der chinesische Rover bei der Mission entdeckt hat.

Utopia Planitia: Gab es Leben auf dem Mars?

China News Service/Wikimedia commons - CC BY 3

Der Mars, der vierte Planet im Sonnensystem, ist eine kalte Wüstenwelt, die wegen ihres Potenzials, Leben zu beherbergen, und ihrer einzigartigen geologischen Merkmale das Interesse der Wissenschaft auf sich gezogen hat. Auf seiner Nordhalbkugel liegt Utopia Planitia, eine riesige Region in der Nähe des Äquators, die als eine der größten Ebenen des Roten Planeten bekannt ist. Sie zeichnet sich durch eine relativ flache Landschaft ohne größere Reliefs aus, deren Oberfläche von Staub- und Sedimentablagerungen bedeckt ist. Sie wurde als Landeplatz für mehrere Weltraummissionen ausgewählt, darunter das Viking-2-Modul der NASA in den 1970er Jahren und in jüngerer Zeit der chinesische Rover Zhurong im Jahr 2021, der 357 Jahre lang aktiv blieb.

Utopia Planitia ist von großer geologischer Bedeutung. Satellitenbeobachtungen deuten auf das Vorhandensein alter Flusskanäle und Sedimentablagerungen hin, die vermuten lassen, dass die Region in der Vergangenheit einen großen Ozean beherbergt haben könnte. Dies macht sie zu einem Ort von besonderem Interesse bei der Suche nach möglichen Anzeichen für früheres Leben auf dem Mars, da Wasser ein Schlüsselelement für das Leben, wie wir es kennen, ist. Die Atmosphäre des Mars ist dünn und besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid, was den Planeten kalt und trocken macht. Die Temperaturen können drastisch sinken, und die Oberflächenbedingungen machen das Vorhandensein von flüssigem Wasser in stabiler Form derzeit unmöglich, doch scheint dies in der Vergangenheit überhaupt nicht der Fall gewesen zu sein.

Diese Hypothese wurde von Zhurong bestätigt, der ersten chinesischen Marsmission, die das Gebiet von Utopia Planitia untersuchte. Fast fünfzig Jahre nach der Erkundung durch Viking 2 konnten dank der technologischen Entwicklung präzisere und detailliertere Informationen gewonnen werden. Zu den gesammelten Daten gehören auch solche über den Untergrund, wo der Rover sechzehn unregelmäßige, polygonförmige Keile identifizierte, die wahrscheinlich aus Marssand und Eis bestehen und drei oder mehr gerade Seiten haben.

Polygonaler Boden unter der Marsoberfläche, entstanden durch Gefrier-Tau-Zyklen

nature

In einer Studie präsentierten chinesische Forscher unter der Leitung von Lei Zhang vom CAS Engineering Laboratory for Deep Resources Equipment and Technology in Peking, China, die von ihnen gesammelten und analysierten Informationen und kamen zu dem Schluss, dass diese Polygone durch wiederholte Frost-Tau-Zyklen entstanden sind, die Risse im einst oberflächlichen Boden verursacht haben. Auch in anderen Gebieten des Mars hat sich dieser Prozess vollzogen, der sich über einen Zeitraum von Milliarden von Jahren erstreckt haben könnte.

Mit dem Zhurong-Radar wurde festgestellt, dass das wabenförmige Gelände 35 Meter unter der Oberfläche liegt, was darauf hindeutet, dass es vor etwa drei Milliarden Jahren zu Überschwemmungen kam, die das Becken füllten. Um dies zu verstehen, wurden bei früheren Untersuchungen die vertikalen Schichten von Utopia Planitia beobachtet, während sich die neue Studie auf die horizontalen Schichten konzentrierte, und zwar durch Radarbeobachtungen über 1,9 Kilometer Land. In der von den Wissenschaftlern durchgeführten Rekonstruktion ist der Prozess in vier Phasen unterteilt: Zunächst bewegt sich die Feuchtigkeit durch den Boden, danach bildet das Eis einen Keil und anschließend Risse im Boden. Das letzte Bild schließlich zeigt den polygonalen Keil, der unter der Oberfläche begraben ist.

Das wahre Klima des Mars: Der Planet war ursprünglich schräger als heute

nature

Da der rote Planet den Olympus Mons beherbergt, den imposantesten Vulkan im gesamten Sonnensystem, haben Wissenschaftler spekuliert, dass der polygonale Keil unter dem Boden einen Ursprung aus Lava haben könnte. Wenn die Idee, dass sich das polygonale Gelände durch zyklische Frost-Tau-Ereignisse gebildet hat, richtig ist, würde dies bedeuten, dass das Klima auf dem Mars in der Antike im Vergleich zu heute extrem wechselhaft gewesen sein muss. Darüber hinaus liegt Utopia Planitia 25 Grad über dem Äquator, aber zur Zeit der Anwesenheit von Wasser könnte der Planet schräger gewesen sein als heute, so dass in dieser Region ein deutlich anderes Klima und andere Temperaturen geherrscht haben könnten.

Darüber hinaus scheinen die polygonalen Strukturen im Untergrund zwischen Schichten aus sehr unterschiedlichen Materialien begraben zu sein, was mit hoher Wahrscheinlichkeit darauf hindeutet, dass die feuchte Umgebung, die sie hervorgebracht hat, entweder nicht mehr existiert oder ein unbekanntes geologisches Phänomen aufgetreten ist. "Der polygonale Boden, der sich in niedrigen Breitengraden (∼25° N) befindet und als höchstwahrscheinlich durch thermische Kontraktionsrisse entstanden interpretiert wird, liefert ein überzeugendes Argument für die große Schräglage des frühen Mars. Die Struktur des Untergrunds mit den darüber liegenden Deckgebirgsmaterialien des vergrabenen Paläo-Polygonbodens deutet darauf hin, dass es einige Zeit später eine bedeutende paläoklimatische Veränderung gab", heißt es in der Studie.

Mögliche uralte Quellen von Wasser und Eis auf dem Mars

nature

Diese unterirdischen Polygone sind also nicht nur auf anderen Marsgebieten, sondern auch auf der Erde verbreitet. Zum ersten Mal wurden sie jedoch auch auf Utopia Planitia gefunden. Nach Einschätzung der Forscher könnte das Klima des jungen Mars kalt gewesen sein, wobei Wasser und Eis an den Prozessen des Gefrierens und Auftauens beteiligt waren. Diese Elemente könnten aus der Feuchtigkeitsmigration durch kryogene Ansaugung aus einem unterirdischen Aquifer, aus der Wärmediffusion durch Poreisablagerung oder aus Schnee stammen.

Mit all dem hat der Zhurong-Rover seinen Lebenszyklus abgeschlossen. Nach einer geschätzten anfänglichen Lebensdauer von 90 Sols (Marstagen), etwas länger als auf der Erde, erlitt er im Mai 2022 einen Gefrierbruch, der durch die Winterkälte des Mars verursacht wurde. Obwohl die Forscher davon ausgingen, dass es später wieder aufwachen würde, funktionierte das Radar nie wieder. Die nächste chinesische Mission zum Mars und nach Utopia Planitia ist für das Jahr 2028 geplant, aber noch nicht offiziell bestätigt. Welche weiteren überraschenden Informationen werden künftige Marserkundungen über die Entwicklung des roten Planeten liefern?