Abenteuer Astronomie

Derzeit kennt man auf der Erde 67 Marsmeteorite, die eine Alterszeitspanne von 180 Mio. Jahren bis 1,4 Mrd. Jahren repräsentieren. Ihren Ursprung haben sie in den jungen Vulkanregionen des Roten Planeten. Die Tatsache ihres Aufenthaltes auf der Erde erleichtert ihre Untersuchung natürlich ungemein, schützt aber nicht vor so mancher Überraschung. Aus chemischer Sicht entsprechen sie irdischen Basalten und Erdmantelgestein. Allerdings enthalten die basaltischen Mars-Oberflächengesteine – wie man anhand von Analysen der beiden Marsrover Spirit und Opportunity weiß – einen höheren Anteil an Nickel und Schwefel. Auch liegt auf dem Mars das Verhältnis von Mangan zu Eisen signifikant niedriger, als bei den Marsmeteoriten. Das scheint ein Widerspruch zu sein, denn schließlich wurden die Brocken lange nach ihrer Erstarrung durch Einschläge aus der Marsoberfläche weggesprengt und aus dem Gravitationsfeld des Planeten hinausgeschleudert. Auf ihren Umlaufbahnen um die Sonne gerieten sie schließlich in den Einflussbereich der Erde und fielen hier als Meteoriten zu Boden. Die von den Marsrovern untersuchten Proben zählen ebenfalls zu den Basalten und sind etwa 3,7 Mrd. Jahre alt. Die Abweichungen im Nickel- und Schwefelgehalt, sowie im Eisen- und Manganverhältnis lösten in der jüngeren Vergangenheit leidenschaftlich geführte Kontroversen über den Aussagegehalt der Meteoriten hinsichtlich der Entwicklungsgeschichte des Mars aus.

Den Durchbruch in der Beantwortung der Frage liefert schließlich die Feststellung, dass unterschiedliche Sauerstoffkonzentrationen bei der Entstehung der Gesteine die beobachteten Abweichungen verursachten: Als sich vor mehr als 3,7 Mrd. Jahren die nun im Gusev-Krater analysierten Gesteinsschichten bildeten, wiesen höher liegende Regionen des Marsmantels mehr Sauerstoff auf, als tiefer liegende. Diese unterschiedlichen Grade an Sauerstoffvorkommen beeinflussten in unterschiedlicher Form die chemische Zusammensetzung der Schmelze, die letztlich als eruptive Lava ihren Weg an die Oberfläche des Planeten fand. Als Quelle der divergenten Sauerstoffanteile kommen Gesteine in Betracht, die an der Marsoberfläche durch atmosphärische Auswirkungen oxidierten. Es ist denkbar, dass Krustenmaterial durch geologische Vorgänge in Regionen des oberen Marsmantels transportiert wurde. Auf der Erde ist ein ganz ähnlicher Vorgang als plattentektonische Subduktion zu beobachten. Darunter ist das Abtauchen einer Lithosphärenplatte mit ozeanischer Kruste unter eine andere Platte zu verstehen. Allerdings übt dieses »Untertauchen« von Material nur einen Einfluss auf die äußeren Mantelbereiche aus. Darüber hinaus kamen die subduktionalen Vorgänge schon bald durch die rasche Abkühlung des Marsinneren zum Erliegen. Im Gegensatz dazu stammen die Gesteine der Marsmeteoriten aus tieferen Mantelregionen. Dort konnten sich aufgrund der noch vorhandenen Resthitze weiter Gesteinsschmelzen bilden, die dann als Lava zur Oberfläche gelangten.

Lars-C. Depka