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Apr. 29, 1999: Der Mars Global Surveyor der NASA hat überraschende neue Beweise für vergangene Bewegungen der Marskruste entdeckt, was darauf hindeutet, dass der alte Mars ein dynamischerer, erdähnlicherer Planet war als heute.
Wissenschaftler, die das Magnetometer der Raumsonde verwenden, haben gebänderte Muster von Magnetfeldern auf der Marsoberfläche gefunden. Die benachbarten Magnetbänder zeigen in entgegengesetzte Richtungen und verleihen diesen unsichtbaren Streifen eine auffallende Ähnlichkeit mit Mustern, die in der Kruste des Meeresbodens der Erde zu sehen sind.
Rechts: Ein künstlerisches Konzept, das die heutigen Magnetfelder auf Erde und Mars vergleicht. Das Erdmagnetfeld wird von einem aktiven Dynamo erzeugt – einem heißen Kern aus geschmolzenem Metall. Das Magnetfeld umgibt die Erde und gilt als global (Bild B, unten). Die verschiedenen Marsmagnetfelder (Bild A oben) umfassen nicht den gesamten Planeten und sind lokal. Der Mars-Dynamo ist ausgestorben, und seine Magnetfelder sind „fossile“ Überreste seines alten, globalen Magnetfeldes. BILDNACHWEIS: Von Mario Acuna, Jack Connerney und Chris Meaney
Auf der Erde breitet sich der Meeresboden an den mittelozeanischen Graten langsam aus, während neue Kruste aus dem heißen Erdinneren aufsteigt. In der Zwischenzeit kehrt sich die Richtung des Erdmagnetfelds gelegentlich um, was zu abwechselnden Streifen in der neuen Kruste führt, die einen Fossilienbestand der letzten Hunderte von Millionen Jahren der magnetischen Geschichte der Erde tragen, ein Befund, der die einst umstrittene Theorie der Plattentektonik bestätigte.
„Die Entdeckung dieses Musters auf dem Mars könnte das derzeitige Denken über die Entwicklung des roten Planeten revolutionieren“, sagte Dr. Jack Connerney vom Goddard Space Flight Center der NASA, Greenbelt, MD, ein Ermittler im Magnetometer-Team des Global Surveyor. „Wenn die Bänder auf dem Mars ein Abdruck der Krustenausbreitung sind, sind sie ein Relikt einer frühen Ära der Plattentektonik auf dem Mars. Anders als auf der Erde ist die implizierte plattentektonische Aktivität auf dem Mars jedoch höchstwahrscheinlich ausgestorben.“
Alternative Erklärungen für die gebänderte Struktur können das Brechen und Aufbrechen einer alten, gleichmäßig magnetisierten Kruste aufgrund vulkanischer Aktivität oder tektonischer Spannungen durch den Aufstieg und Fall benachbarten Geländes beinhalten.
Links: Dieses Bild ist eine Karte der Marsmagnetfelder im südlichen Hochland in der Nähe der Regionen Terra Cimmeria und Terra Sirenum, zentriert um 180 Grad Länge vom Äquator bis zum Pol. Hier sind Magnetstreifen, die möglicherweise aus der Krustenbewegung resultieren, am stärksten ausgeprägt. Die Bänder sind ungefähr Ost – West orientiert und sind etwa 100 Meilen breit und 600 Meilen lang, obwohl das längste Band mehr als 1200 Meilen erstreckt. Die falschen blauen und roten Farben repräsentieren unsichtbare Magnetfelder in der Marskruste, die in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Die Magnetfelder scheinen in Bändern organisiert zu sein, wobei benachbarte Bänder in entgegengesetzte Richtungen zeigen, was diesen Streifen eine auffallende Ähnlichkeit mit Mustern verleiht, die in der Erdkruste an den mittelozeanischen Kämmen zu sehen sind. FOTOKREDIT: NASA, Jack Connerney, Mario Acuna, Carol Ladd
„Stellen Sie sich eine dünne Schicht getrockneter Farbe auf einem Ballon vor, wo die Farbe die Kruste des Mars ist“, erklärte Dr. Mario Acuna von Goddard, Principal Investigator auf dem Global Surveyor Magnetometer. „Wenn wir den Ballon weiter aufblasen, können sich Risse in der Farbe entwickeln, und die Ränder der Risse haben automatisch entgegengesetzte Polaritäten, da die Natur keinen positiven Pol ohne negatives Gegenstück zulässt.“
Peer-Review-Forschung auf der Grundlage der Beobachtungen wird in der Ausgabe vom 30. April der Zeitschrift Science veröffentlicht.
Die Beobachtungen der sogenannten Magnetstreifen wurden durch die spezielle Aerobraking-Umlaufbahn des Mars Global Surveyor ermöglicht. Dieser Prozess des Eintauchens in die obere Atmosphäre des Mars, um die Umlaufbahn der Sonde allmählich zu einem Kreis zu formen, wurde aufgrund eines Problems mit einem Solarpanel auf dem Raumschiff verlängert. Der tiefste Punkt jeder elliptisch geformten Umlaufbahn krümmte sich unterhalb der Ionosphäre des Planeten, so dass das Magnetometer besser als geplante regionale Messungen des Mars erhalten konnte.
„Auf ihrer nominellen Umlaufbahn von mehr als 200 Meilen Höhe sind die Instrumente zu starken magnetischen Interferenzen ausgesetzt, und sie haben nicht die Auflösung, um diese Merkmale zu erkennen“, bemerkte Acuna. „Wir haben mit Unglück angefangen und am Ende im Lotto gewonnen.“
Die Bänder der magnetisierten Kruste bildeten sich anscheinend in der fernen Vergangenheit, als der Mars einen aktiven Dynamo oder einen heißen Kern aus geschmolzenem Metall hatte, der ein globales Magnetfeld erzeugte. Der Mars war geologisch aktiv, wobei geschmolzenes Gestein von unten aufstieg, sich an der Oberfläche abkühlte und neue Kruste bildete. Als sich die neue Kruste verfestigte, wurde das Magnetfeld, das das Gestein durchdrang, in der Kruste „eingefroren“. Periodisch änderten sich die Bedingungen im Dynamo und das globale Magnetfeld kehrte die Richtung um. Das entgegengesetzt gerichtete Magnetfeld wurde dann in die Kruste eingefroren.
Rechts: Diese Bilder sind ein künstlerisches Konzept des Prozesses, der Magnetstreifen in der Kruste des alten Mars erzeugt haben könnte. Im linken Bild zeigen die blauen Pfeile und die Kompassnadel die Richtung des Magnetfelds an. Die gelb-orange Form stellt einen Pool aus geschmolzenem Gestein (Magma) dar, der unter der Marskruste auftaucht. Die roten und blauen Bänder sind magnetisierte Krusten auf beiden Seiten eines Ausbreitungszentrums oder Risses. BILDNACHWEIS: NASA Jack Connerney / Mario Acuna / Chris Meaney
„Wie ein Mars-Tonbandgerät hat die Kruste einen Fossilienbestand der Magnetfeldrichtungen erhalten, die zu verschiedenen Zeiten in der Antike vorherrschten“, sagte Connerney. Als der heiße Kern des Planeten abkühlte, hörte der Dynamo auf und das globale Magnetfeld des Mars verschwand. Eine Aufzeichnung des Magnetfelds wurde jedoch in der Kruste erhalten und vom Global Surveyor-Instrument erfasst.
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Die Karte der Marsmagnetregionen der Mission könnte helfen, ein weiteres Rätsel zu lösen – den Ursprung eines auffälligen Unterschieds im Aussehen zwischen dem glatten, spärlich kraterigen nördlichen Tiefland des Mars und dem stark kraterigen südlichen Hochland. Die Karte zeigt, dass die nördlichen Regionen weitgehend frei von Magnetismus sind, was auf die nördliche Kruste hinweist, die sich nach dem Tod des Dynamos gebildet hat.
„Der Dynamo starb wahrscheinlich einige hundert Millionen Jahre nach der Entstehung des Mars. Eine Möglichkeit ist, dass spätere Asteroideneinschläge, gefolgt von vulkanischer Aktivität, große Bereiche der nördlichen Kruste erhitzten und schockierten, lokale Magnetfelder auslöschten und das Gelände glätteten „, sagte Acuna. „Als die Kruste abkühlte, gab es kein globales Magnetfeld mehr, in dem man wieder einfrieren konnte.“
Die Karte identifiziert auch ein Gebiet im südlichen Hochland als die älteste erhaltene unmodifizierte Kruste auf dem Mars. In diesem Bereich auf dem Mars sind die Magnetstreifen am stärksten ausgeprägt. Die Bänder sind ungefähr von Ost nach West ausgerichtet und etwa 100 Meilen breit und 600 Meilen lang, obwohl sich das längste Band mehr als 1.200 Meilen erstreckt.
„Die Bänder sind breiter als die auf der Erde, vielleicht aus ein paar Gründen“, sagte Connerney. „Die Marskruste könnte mit einer größeren Geschwindigkeit erzeugt worden sein, wodurch ein bestimmtes Magnetfeld über einen größeren Bereich eingeprägt wurde, bevor es die Richtung umkehrte. Zweitens könnte das Marsmagnetfeld die Richtung weniger häufig umgekehrt haben, was mehr Zeit für eine Feldrichtung gegeben hätte, sich in die sich stetig bewegende Kruste einzuprägen, was zu breiteren Bändern geführt hätte.
„Um dieses Muster ein Krustenausbreitungszentrum zu nennen, wie es in den mittelozeanischen Kämmen auf der Erde beobachtet wird, müssen wir einen Symmetriepunkt finden, an dem das Muster auf der einen Seite mit dem Muster auf der anderen übereinstimmt. Wir haben noch keine Beweise für diese Art von Symmetrie gefunden „, fügte Connerney hinzu.
Weblinks
Pressemitteilung des NASA-Hauptquartiers – Apr. 29, 1999
Der Planet Mars – von der SEDS Nine Planets Website
Leben auf dem Mars – Eine Überprüfung der Beweise für Lebenszeichen im Allen Hills Meteoriten
Mars Global Surveyor – Startseite
Mars in Opposition – 1995 Bilder vom Hubble Space Telescope
Mars – von Percival Lowell, 1895
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