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Seismische Messungen legen flüssiges Wasser unter der Oberfläche des Mars nahe
Andreas Müller
3 min
Grafische Darstellung der „InSight“-Mission auf dem Mars (Illu.). Copyright: NASA
Hiroshima (Japan) – Eine Neuinterpretation von seismischen Messungen von Mars-Beben durch die NASA-Sonde „InSight“ legt das Vorhandensein von Wasser und damit potenziellen Lebensräumen für heute noch lebende Marsmikroben nahe.
Inhalt
Wie das Team um Wissenschaftler Ikuo Katayama von der Universität Hiroshima und Yuya Akamatsu vom Research Institute for Marine Geodynamics aktuell im Fachjournal „Geology“ (DOI: 10.1130/G52369.1) berichten, wäre, falls flüssiges Wasser auf dem Mars existiert, auch die Existenz mikrobischer Aktivität auf dem Roten Planeten möglich.
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Könnten unterirdische Lebensformen auf dem Mars existieren?
Die Analyse basiert auf seismischen Daten des SEIS (Seismic Experiment for the Interior Structure), einem Seismometer, das von NASAs InSight-Lander eingesetzt wurde, der 2018 auf dem Mars landete und die von Marsbeben oder Meteoriteneinschlägen erzeugten seismischen Wellen nutze, um das Innere des Planeten zu untersuchen.
Hintergrund
Wenn auf dem Mars ein Marsbeben oder ein Meteoriteneinschlag auftritt, misst SEIS die freigesetzte Energie in Form von P-Wellen, S-Wellen und Oberflächenwellen. Diese Wellen ermöglichen es Wissenschaftlern, ein Bild vom Inneren des Planeten zu erstellen. S-Wellen können sich nicht durch Wasser bewegen und sind langsamer als P-Wellen. Ihr Auftreten oder Fehlen gibt daher Hinweise auf die Beschaffenheit des Untergrunds. P-Wellen bewegen sich schneller durch dichtes Material und langsamer durch weniger dichtes Material. Ihre Geschwindigkeit liefert Informationen über die Dichte des durchquerten Gesteins und mögliche Veränderungen entlang ihres Weges. (Quelle: Geological Society of America)
Grafische Darstellung des Weges unterschiedlicher seismischer Wellen durch den Mars (Illu.). Copyright: Ikuo Katayama
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Hinweise auf Wasser im Marsuntergrund
Die mit SEIS gesammelten Daten zeigen eine Grenze in einer Tiefe von 10 km bis 20 km, basierend auf Unterschieden in der gemessenen seismischen Geschwindigkeit. Diese Grenze wurde bisher als plötzlicher Wechsel in der Porosität (der Anteil offener Räume im Gestein) oder der chemischen Zusammensetzung des Marsinneren interpretiert.
Katayama und Akamatsu hingegen deuten diese Brüche als potenzielle Hinweise auf das Vorhandensein von flüssigem Wasser: „Die seismischen Daten lassen darauf schließen, dass es eine Grenze zwischen trockenen Rissen und wassergefüllten Rissen im Marsuntergrund gibt.“
Um ihre Hypothese zu überprüfen, führten sie Experimente mit Gesteinsproben durch, die in Struktur und Zusammensetzung einer typischen Marskruste entsprechen. Diese wurden unter trockenen, feuchten und gefrorenen Bedingungen untersucht, um zu analysieren, wie sich seismische Wellen in ihnen ausbreiten.
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Laborexperimente bestätigen Hypothese
Laut den Forschern ähnelt typisches Marsgestein den Diabas-Gesteinen aus Rydaholm, Schweden, da diese gleichmäßig verteilte Plagioklas- und Orthopyroxen-Kristalle enthalten.
Im Labor maßen Katayama und Akamatsu die P-Wellen- und S-Wellen-Geschwindigkeiten mit einem piezoelektrischen Wandler, der elektrische Energie in seismische Wellen umwandelt und diese im Gestein überwacht. „Unsere Experimente zeigten, dass sich die seismischen Geschwindigkeiten von trockenen, feuchten und gefrorenen Proben erheblich unterscheiden.“
Die Grafik zeigt, wie sich die Geschwindigkeiten von S-Wellen und P-Wellen, das Verhältnis von P-Wellen- zu S-Wellen-Geschwindigkeit sowie die Porosität im Marsuntergrund verändern. Das Diagramm ganz rechts veranschaulicht, welche Bedeutung diese Unterschiede für die einzelnen Gesteinsschichten haben. Copyright: Ikuo Katayama
„Diese Ergebnisse unterstützen die Interpretation, dass die Grenze in 10 km bis 20 km Tiefe einen Übergang von trockenem zu feuchtem Gestein darstellt, anstatt eine Veränderung der Porosität oder chemischen Zusammensetzung“, so die Forscher.
Damit liefern die Erkenntnisse überzeugende Hinweise auf die Existenz von flüssigem Wasser unter der Marsoberfläche. „Viele Studien deuten darauf hin, dass es vor Milliarden von Jahren Wasser auf dem Mars gab,“ erklärt Katayama. „Unser Modell deutet jedoch darauf hin, dass es auch heute noch flüssiges Wasser auf dem Mars gibt.“
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