Eine aktuelle Studie, die am 26. August in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, zeigt, dass der Mars-Mantel unter den südlichen Hochländern deutlich wärmer sein könnte als unter den nördlichen Tiefebenen. Die Temperaturdifferenz wird auf 200 bis 400 Grad Celsius geschätzt, was 360 bis 720 Grad Fahrenheit entspricht. Diese Erkenntnisse basieren auf einer Analyse von 16 Jahren Daten, die von drei NASA-Orbitern gesammelt wurden.
Methodik: Gravitationsmessungen durch Orbiter
Die Forscher nutzten die Mars Global Surveyor, Mars Odyssey und Mars Reconnaissance Orbiter, um winzige Veränderungen in der Bewegung der Sonden zu messen. Diese Veränderungen entstehen durch die Gravitationskräfte des Mars, die sich je nach Position der Sonne im Laufe der Jahreszeiten verändern. Durch den Doppler-Effekt konnten die Wissenschaftler die Geschwindigkeitsänderungen der Orbitersignale erfassen und daraus Rückschlüsse auf die Gravitationsvariationen des Planeten ziehen.
Die Daten wurden über einen Zeitraum von 16 Jahren gesammelt und umfassen Informationen über Gezeiten, die Dicke der Mars-Kruste sowie den saisonalen Kohlenstoffdioxid-Zyklus. Letzterer ist besonders relevant, da das Einfrieren und Verdampfen von CO₂ an den Polkappen die Massenverteilung und damit die Gravitation des Planeten beeinflusst. Ein atmosphärisches Zirkulationsmodell half dabei, diese saisonalen Effekte von den tiefer liegenden Gezeitenkräften zu trennen.
Interpretation der Daten: Temperatur und Zusammensetzung des Mantels
Die Analyse ergab, dass der effektive Schermodul des Mantels im Süden um mehr als 20 Prozent höher ist als im Norden. Dieser Wert ist ein Maß für die Steifigkeit des Materials und reagiert besonders empfindlich auf Temperaturänderungen. Durch den Vergleich mit mineralphysikalischen Modellen konnten die Forscher schließen, dass der Mantel unter den südlichen Hochländern 200 bis 400 Grad Celsius wärmer sein könnte als im Norden.
Zusätzlich könnte der südliche Mantel bis zu 5 Prozent mehr Eisen enthalten. Sowohl Temperatur als auch Zusammensetzung beeinflussen die Dichte und Steifigkeit des Materials, weshalb beide Faktoren in der Studie gemeinsam betrachtet wurden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Temperatur der dominierende Faktor ist, während die Zusammensetzung eine unterstützende Rolle spielt.
Die Studie betont jedoch, dass es sich hierbei um eine grobe Schätzung handelt, die über große Strukturen gemittelt wurde. Es gibt keine Hinweise darauf, dass der gesamte südliche Mantel eine einheitliche Temperatur aufweist oder dass ein Magma-Ozean die Hälfte des Planeten füllt. Lokale partielle Schmelzungen unter der Lithosphäre sind jedoch möglich.
Diese Erkenntnisse sind bedeutsam, da sie mit der sogenannten Mars-Hemisphären-Dichotomie übereinstimmen, einer der größten und ältesten Strukturen auf einem Gesteinsplaneten. Die südlichen Hochländer sind stark zerklüftet, höher gelegen und haben eine dickere Kruste als die nördlichen Tiefebenen, die jünger und glatter sind.
- Quelle: Nature Studie vom 26. August
- Datenbasis: Mars Global Surveyor, Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter
- Methodik: Gravitationsmessungen über 16 Jahre