Mit dem Radar-Instrument an Bord der NASA-Sonde Mars Reconnaissance Orbiter haben US-amerikanische Wissenschaftler die geologischen Spuren vergangener klimatischer Zyklen auf dem Roten Planeten gliedern können.
Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: Universe Today, Putzig et al. (2009).
Auf 358 Einzelaufnahmen wurden verschieden mächtige Schichtpakete im Untergrund von Eismassen von Planum Boreum aufgenommen, einer ausgedehnten Ebene, die große Teile der nördlichen Hemisphäre ausmacht. Diese Aufnahmen wurden zu einer Karte zusammengefügt, die auf eine bewegte Klimageschichte in den letzten Millionen Jahren schließen lässt.
Irdische Sedimentgesteine sind für Geologen wie Geschichtsbücher, denn mit ihnen lässt sich die Erdgeschichte minutiös nachvollziehen. Sie entstehen, wenn Erosionsprozesse zur Abtragung vorhandener Gesteine führen und es nach einer Transportphase erneut zur Ablagerung kommt. Auch wenn unser Nachbar im Vergleich zur Erde den Anschein eines toten Wüstenplaneten macht, wirken auch hier urgewaltige Kräfte. Eismassen haben am Marsnordpol ein komplexes Muster hinterlassen. Auch vorhandene Gletscher wachsen durch Niederschlag ständig weiter oder schrumpfen, um dann stärker mit Staub bedeckt zu werden.
Jedoch haben die Geologen es auf dem Mars nicht leicht, denn bisher konnte noch niemand die Gesteinsaufschlüsse an den Polen direkt in Augenschein nehmen. Die optische Auflösung der Kamera an Bord von Mars Reconnaissance Orbiter und nun auch die Fähigkeiten des Radarinstruments Shallow Radar (SHARAD) ermöglichen jetzt erste geologische Interpretationen. Damit werden die Gesteine zwischen 100 und 1.000 Meter tief durchleuchtet.
„Was wir mit dem Radar sehen können, sind vor allem Kontraste in den elektrischen Eigenschaften zwischen den Schichten“, sagt Nathaniel Putzig, Teamleiter vom Southwest Research Institute in Boulder im US-Bundesstaat Colorado. „Wir beobachten ein Muster in der Reflektivität gegenüber den Radarwellen. Das sagt uns etwas über das Muster der Materialunterschiede im Untergrund.“
Bisher hatte man frühere Radaraufnahmen anders gedeutet: Die verschiedenen Schichten bestünden vor allem aus Eis. Tatsächlich sind sie von Staubschichten überzogen worden, die sich jahreszeitlich oder klimatisch gesteuert veränderten. Schwankungen in den Bahnparametern aller Planeten führen zu Klimazyklen, die auf der Erde als Milanković-Zyklen bekannt und für den Wechsel zwischen Kalt- und Warmzeiten verantwortlich sind. Während der Erdmond die ständigen Veränderungen auf ein für uns erträgliches Maß reduziert, kommt es auf dem Mars zu ungleich stärkeren Effekten.
Die Radardaten zeigen, dass sich hochreflektierende Bereiche sehr kontrastreicher Schichten mit homogeneren Zonen geringer Reflektivität abwechseln. Dieser geologische Rhythmus kann nun mit existierenden Modellen über die marsianische Klimageschichte in den vergangenen vier Millionen Jahren abgeglichen werden. Diese wurde vor allem über die schwankende Achsenneigung des Planeten gesteuert.
„Wir machen selbst gar keine Klimamodellierung, sondern vergleichen nur die Modelle anderer mit unseren Radar-Messdaten. Daraus versuchen wir zu schließen, wie die Schichtfolge wirklich entstand“, so Putzig. Die vergangenen 300.000 Jahre waren eine Periode einer relativ stabilen Achsenneigung verglichen mit den 600.000 Jahren davor. Da besonders die obersten – und damit die jüngsten – Schichten stark reflektieren, schlagen die Forscher vor, sie mit der klimatisch ruhigen Periode zu korrelieren.
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