mars und die terrestrischen planeten - LAMPSACUS.COM

Antrag Schwerpunktprogramm ”Mars und die terrestrischen Planeten”
dessen Bildung vermutlich besondere Umstände erforderte, nehmen die Zeitpunkte der letzten Metall-
Silikatequilibrierung mit der Größe der Planeten zu. Für den Mars ergibt sich ein Alter des Kerns von
30 Ma. Die Kernbildung muss durch Akkretionsenergie initiiert worden sein. Dies gilt auch für die frühe
Krustenbildung, wie aus 142 Nd Daten geschlossen werden kann.
Ein terrestrischer Planet kann als Wärmekraftmaschine betrachtet werden, der aus seinem Vorrat an
innerer Energie schöpfend Arbeit leistet. Dies hat in seiner Entwicklung die chemische Differentiation
in Kern, Mantel und Kruste, endogene Veränderungen der Oberfläche und die Erzeugung eines Magnetfeldes
zur Folge. Agens dieser Entwicklung ist die thermo-chemische Konvektion in Mantel und
Kern. In Modellrechungen wird der Zusammenhang von konvektivem Wärmetransport und Messgrößen
hergestellt. Dies wird an einem Beispiel verdeutlicht: Die Oberfläche des Mars ist durch den
gigantischen Dom der Tharsis-Aufwölbung gekennzeichnet. In Analogie zur Erde wird vermutet, dass
sich unter Tharsis ein riesiger sog. Plume – ein Aufstrom der Mantelkonvektion – befindet, der für die
Aufwölbung und die vulkanische Aktivität sorgte. Dieser Plume sollte sehr stabil sein, da Krater-
Datierungen der Oberfläche eine vulkanische Aktivität über den langen Zeitraum von 3 Ga nahelegen.
Tatsächlich kann die mit Tharsis verbundene weiträumige Schwereanomalie (Abb. 3) als Evidenz für
eine großräumige positive Temperaturanomalie interpretiert werden. Allerdings ist dabei die Mehrdeutigkeit
in der Interpretation von Schwerefeldern zu berücksichtigen. Modellrechungen der Mantelkonvektion
zeigen, dass die im Mantel vermuteten Phasenumwandlungen einen großen Plume stabilisieren
(Hader und Christensen, 1996, Breuer et al., 1996, 1998) würden. Ein solcher Plume müsste
dann allerdings durch den Wärmefluss vom Kern energetisch gespeist und aufrechterhalten werden.
Modelle, die nicht mit zeitllich konstanter Temperatur an der Kern/Mantelgrenze rechnen, sondern die
Abkühlung des Kerns berücksichtigen, lassen vermuten, dass der Plume nach nur etwa 1 Ga verschwand.
In diesem Fall müsste die Ursache der weiter andauernden vulkanischen Aktivität andere
Gründe haben, die bisher nicht bekannt sind. Ein Ausweg aus dem Dilemma böten (radiogene) Wärmequellen
im Kern. Dazu sind aber gegenwärtig keine quantitativen Aussagen machbar.
1.1.6 Chemische und mineralogische Zusammensetzung
Analysen der Marsoberfläche Chemische
und mit Einschränkungen auch
mineralogische Informationen über die
Zusammensetzung der Marsoberfläche
wurden 1976 von den zwei VIKING-
Sonden sowie 1997 während der
PATHFINDER Mission gewonnen. Als
weitere Informationsquelle für die chemische
Zusammensetzung des Mars
steht eine Gruppe von Meteoriten zur
Verfügung, die vermutlich vom Mars
kommt, die SNC-Meteorite (kurz:
SNCs).
Die direkte Röntgenfluoreszenzanalyse
von Marsboden durch die beiden
VIKING-Sonden hat ergeben, dass die
chemische Zusammensetzung des
Marsbodens an den etwa 1600 km voneinander
entfernten VIKING Landestellen
Abb. 5.. Der Mikrorover Sojourner bei der Aufnahme
eines Spektrums mit Hilfe des APX-Spektrometers.
mit auffallend hohen Gehalten an Eisenoxid und Schwefel (als Sulfat) fast identisch ist. Es überraschte
deshalb nicht, dass auch der von der APX-Sonde des SOJOURNER (Abb. 5) analysierte Regolith
(Staub) ganz ähnlich zusammengesetzt ist wie der von den VIKING-Sonden analysierte Staub. Die
von der APX-Sonde analysierten Steine unterscheiden sich in ihrem Chemismus jedoch wesentlich
vom Marsstaub. Überraschend sind dabei die höheren SiO2-Gehalte und die niedrigeren MgO-Gehalte
der Marssteine verglichen mit Marsstaub. Mit der Annahme, dass die Steine im wesentlichen schwefelfrei
sind, wurde der Einfluss der Staubschicht auf die Analyseergebnisse der Steine korrigiert. Die
daraus errechnete Zusammensetzung für staubfreie Marssteine entspricht in etwa dem Chemismus
terrestrischer Andesite, typischer Krustengesteine der Erde (Abb. 6). Die deutlichen Unterschiede in
den Zusammensetzungen von Marssteinen und Marsstaub, unter Beachtung der einheitlichen Zusammensetzung
des Marsstaubs, lassen vermuten, dass der Staub durch Staubstürme gleichmäßig
über die Oberfläche verteilt wird. Die gleichmäßige Verteilung des Staubes über alle geologischen
Provinzen des Mars hat eine wichtige Konsequenz für die Untersuchung der zukünftig zur Erde gebrachten
Staubproben: Durch die Analyse der einzelnen Staubkörnchen – chemisch, strukturell und
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