[ziesell]

Sonnensystem: Marskern doch kleiner als gedacht

Im September 2021 schlug ein Meteorit auf dem Mars ein. Aufgrund der seismischen Energie haben zwei Forschungsteams eine Schicht aus geschmolzenem Gestein entdeckt.



Die Nasa hat ihre Insight-Mission im Dezember 2022 beendet, ihre Daten sorgen aber immer noch für Überraschungen. Nachdem im September 2021 ein Meteorit auf der Marsoberfläche eingeschlagen war, haben zwei unabhängige Forschungsgruppen die dabei entstandene seismische Energie analysiert. Sie entdeckten eine Schicht aus geschmolzenem Gestein, die den Kern des Mars umhüllte. Der Kern selbst besteht aus flüssigem Metall.

Nach elf Beben, die die Insight-Mission zuvor gemessen hatte, konnte ein früheres Forschungsteam den Radius des Marskerns berechnen. Es ging davon aus, dass der flüssige Kern des Mars wahrscheinlich einen Durchmesser von 1.830 Kilometern aufweist.

Daraus schlossen die Wissenschaftler, dass der Kern überraschend hohe Mengen an leichten chemischen Elementen wie Schwefel in Verbindung mit Eisen enthalte.

Die Analyse des Meteoriteneinschlags zeigt nun aber ein anderes Bild. Demnach ist der Marskern kleiner.

Neue Erkenntnisse lösen einige Probleme

Von Insight aus betrachtet, schlug der Meteorit auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten ein. Die bisher untersuchten Marsbeben waren viel näher an dem Raumfahrzeug dran. Die weitere Entfernung des Einschlags ermöglichte es den Forschungsgruppen, seismische Energie aufzuspüren, die sich durch den gesamten Marskern ausbreitete – für den Astronomen Henri Samuel der passende Zeitpunkt, seine Hypothese über eine geschmolzene Gesteinsschicht, die den Marskern umgibt, zu überprüfen.

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Die Art, wie die seismische Energie den Planeten durchquerte, zeigt demnach eine neue Grenze zwischen dem flüssigen Marskern und dem festen Gesteinsboden. Der eigentliche Kern liege unter einer Schicht aus geschmolzenem Gestein begraben, erklärt Samuel. Dieser Kern soll einen Radius von 1.650 km haben.

Das wiederum beantwortet einige Fragen, die sich bei einem viel größeren Marskern stellen. Denn: Wenn der Marskern kleiner ist, muss er keine großen Mengen an leichten Elementen enthalten. Das stimmt mit Labor- und theoretischen Schätzungen überein.

Durch eine zweite flüssige Schicht im Inneren des Planeten können zudem die Verformungen erklärt werden, die durch die Schwerkraft seines Mondes Phobos verursacht werden.

Zweite Forschungsgruppe mit ähnlichem Ergebnis

Die zweite unabhängige Forschungsgruppe geht ebenfalls von einer geschmolzenen Gesteinsschicht aus, die den flüssigen Marskern umgibt. Den Radius des Kerns schätzen sie auf 1.675 mk – also etwas größer als bei der ersten Forschungsgruppe, dennoch viel kleiner als bei den Ergebnissen aus 2021.

Für ihre Untersuchung haben sie denselben Meteoriteneinschlag analysiert. Sie haben die Eigenschaften von Mischungen geschmolzener Elemente wie Eisen, Nickel und Schwefel bei den hohen Drücken und Temperaturen im Marskern simuliert.

Der Geophysiker und Hauptautor der zweiten Studie, Amir Khan, hält es für einzigartig, dass geschmolzenes Gestein direkt auf geschmolzenes Eisen trifft: "Diese Besonderheit der Flüssig-Flüssig-Schichtung gibt es auf der Erde nicht."

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Samuel zufolge könnte die Schicht aus geschmolzenem Gestein von einem Magma-Ozean übrig geblieben sein, der einst den Mars bedeckte. Als das Magma abkühlte und sich zu Gestein verfestigte, hinterließ es eine tiefe Schicht radioaktiver Elemente. Sie setzt immer noch Wärme frei und lässt das Gestein an der Basis des Erdmantels schmelzen.

Zu den Studien

Die Studie von Henri Samuel und seinem Team erschien am 25. Oktober 2023 in der Fachzeitschrift Nature und heißt Geophysical evidence for an enriched molten silicate layer above Mars's core (Geophysikalische Beweise für eine angereicherte geschmolzene Silikatschicht über dem Marskern).

Die Studie von Amir Khan und seiner Forschungsgruppe erschien ebenfalls am 25. Oktober 2023 im Fachmagazin Nature unter dem Titel Evidence for a liquid silicate layer atop the Martian core (Beweise für eine flüssige Silikatschicht auf dem Marskern).

Die Studie zum größeren Marskern wurde am 23. Juli 2021 in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht: Seismic detection of the martian core (Seismische Erfassung des Marskerns).

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