Milliarden Jahre alte Marsdünen enthüllen die Geschichte des Planeten

Orbitale Ansicht vieler halbmondförmiger Merkmale auf meist glattem bläulichem Hintergrund.

Hier ist eine Region auf dem Mars, in der Sanddünen im Laufe der Zeit zu festem Gestein verdichtet wurden. Dieses Bild, aufgenommen von derHiRISEDie hochauflösende Kamera an Bord des Mars Reconnaissance Orbiter der NASA zoomt auf die jetzt festen Sanddünen in Melas Chasma, die Teil des ausgedehnten Valles Marineris Canyon-Netzwerks auf dem Roten Planeten sind. Bild über NASA/JPL/Institut für Planetologie.


Am 5. Oktober 2020 gab ein Team von Wissenschaftlern die Entdeckung einer Gruppe von eine Milliarde Jahre alten Mars-Sanddünen in der Erde bekanntValles MarinerisRegion. Dieser seltene Fund vonpaläo-Dünen führten Wissenschaftler zu einer zweiten großen Entdeckung. Das heißt, Klima, Atmosphärendruck und Landschaftsentwicklung auf dem Mars sind in den letzten Milliarden Jahren relativ konstant geblieben.

Die Forschung – geleitet von PlanetengeologenMatthew Chojnackiam Planetary Science Institute in Tucson, Arizona – wasveröffentlichtin einem Papier in derpeer-reviewed Zeitschrift für geophysikalische Forschungsplaneten. ZUStellungnahmevon Chojnacki und seine Kollegen erklärten, dass umfangreiche Kartierungen von Sedimentgesteinsablagerungen in Melas Chasma – dem breitesten Segment des Schluchtsystems Valles Marineris auf dem Mars – die erforderlichen Beweise lieferten, um die Dünenfelder zu datieren und nicht nur zu verstehen, was der Mars war wie vor 1 Milliarde Jahren, aber wie sich das Klima des Roten Planeten im Laufe der Zeit entwickelt hat. Sie sagten, dass die Beweise beides enthieltenLithifizierung– der Prozess, bei dem lose Sedimente zu festem Gestein verdichtet werden – und die Verschüttung dieser Dünen durch den Wind im Laufe der Zeit.


Durch diese Arbeit, sagten sie, erfuhren sie, dass diese einzigartigen Paläodünen auf dem Mars von den gleichen geologischen Kräften unberührt geblieben waren – wie zum Beispiel der Verschiebung großer Landplatten (Plattentektonik) und Erosion durch Wind und Wasser – die die Erdoberfläche in den letzten Milliarden Jahren so verändert haben.

Lächelnder Mann mit dunklem, lockigem Haar.

Matthew Chojnacki ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Planetary Science Institute mit Sitz in Tucson, Arizona. Am 5. Oktober 2020 veröffentlichte Chojnacki ein Papier, in dem die Entdeckung von Milliarden Jahre alten Sanddünen auf dem Mars beschrieben wird, die Wissenschaftlern helfen, die Geheimnisse der geologischen und klimatischen Geschichte des Roten Planeten zu lüften. Bild überInstitut für Planetologie.

Chojnacki sagte in derStellungnahmedass der Zustand der Mars-Sanddünen im Vergleich zu den Erddünen ein Indikator für ein gut erhaltenes „Alter“ war:

Wir identifizierten und kartierten ausgedehnte Dünenfelder in den Canyons von Valles Marineris, die klare Beweise fürLithifizierungund Beerdigung. Dieser Erhaltungsgrad ist für terrestrische [irdische] Sanddünen aufgrund der anhaltenden Erosion und Tektonik selten.




Chojnacki räumte ein, dass die Analyse und Datierung von Dünenfeldern auf dem Mars keine leichte Aufgabe sei, da die gesamte wissenschaftliche Arbeit aus der Ferne erfolgen müsse. Er sagte gegenüber ForVM, dass eine Herausforderung für Wissenschaftler bei der Datierung der Dünenformen darin bestehe, was sienichthaben: physische Muster. Er merkte jedoch an, dass das Fehlen von Proben das Team nicht davon abhielt, signifikante Ergebnisse zu erzielen:

Die Datierung von Planetenoberflächen ist ohne physikalische Proben äußerst anspruchsvoll. Planetenwissenschaftler verwenden oft die angesammelten Krater auf der Oberfläche im Vergleich zum erwarteten Fluss von Impaktoren, um das Oberflächenalter abzuschätzen (ältere Oberflächen sammeln mehr Krater an). Diese Ablagerungen zeigten nicht viele Krater, was darauf hindeutet, dass sie relativ jung sein müssen. Wir haben uns auch die Erosionsraten angesehen oder wie schnell Landformen durch Wind und andere Faktoren abgetragen werden. Mit diesen beiden Techniken schätzen wir, dass diese Dünenablagerungen nicht älter als ein paar Milliarden Jahre sind (sonst hätten sie mehr Krater angesammelt), aber nicht jünger als etwa eine Milliarde Jahre (oder die Erosion hätte sie von der Oberfläche gelöscht).

Abgerundete, lange bläuliche Hügel.

Eine Nahaufnahme zeitgenössischer, aktiver Sanddünen auf der Marsoberfläche, aufgenommen von der HiRISE-Kamera an Bord des Mars Reconnaissance Orbiter. HiRISE kann heranzoomen, um Objekte auf der Marsoberfläche zu sehen, die so klein wie ein Tisch sind, und fängt in diesem Bild deutlich dieMorphologie, oder Form von aktiven Sanddünen, einschließlich Windmuster und Windrichtung, die lose Sand geschoben und gezogen haben, um Haufen und Muster zu bilden. Bild überNASA/ JPL-Caltech/ Universität von Arizona.

Chojnacki sagte, dass dieäolischProzesse, die sich auf diese speziellen Dünen auswirken – d. h. die Art und Weise, wie Sedimente in diesem Teil der Marslandschaft möglicherweise durch Wind erodiert oder bewegt wurden – lieferten wichtige Informationen über die Entwicklung von Wind und Luftdruck auf dem Mars im Laufe der Zeit. Er sagte:


Wir können sehen, dass moderne Sanddünen in der Gegend in sehr ähnliche Richtungen ausgerichtet sind wie in den Felsaufzeichnungen. Dies deutet darauf hin, dass sich die Hauptwindrichtungen, die für die Form der Dünen verantwortlich sind, im Laufe der Zeit nicht wesentlich geändert haben. Wir sehen auch Sanddünen mit sehr ähnlicher Größe und Abstand aus den beiden Zeiträumen. Dies kann darauf hindeuten, dass der atmosphärische Druck nicht wesentlich anders war.

Mit anderen Worten, der Mars vor einer Milliarde Jahren war dem heutigen Mars ziemlich ähnlich, zumindest was Windmuster und Atmosphärendruck betrifft.

Die Daten der Studie, gesammelt mit Instrumenten an Bord der NASAMars-AufklärungsorbiterundMars Odyssey Orbiter, helfen Wissenschaftlern, die geologische Geschichte des Mars besser zu verstehen und wie sie sich von der der Erde unterscheidet. Chojnacki sagte:

Sanddünen wandern, angetrieben vom Wind auf dem Mars genauso wie auf der Erde. Der Sand, aus dem terrestrische Dünen bestehen, kann oft in Gestein umgewandelt werden, aber oft verhindern Faktoren wie Wasser oder Vegetation, dass die volle Form der Düne erhalten bleibt. Wir fanden Gruppen von Sanddünen auf der Oberfläche von Valles Marineris, dem Mars, die irgendwann in der Vergangenheit auch in Stein verwandelt wurden, aber viele davon behielten ihre Form bei. Die Tatsache, dass Sanddünen einst über die Marsoberfläche wanderten und heute in den Gesteinsaufzeichnungen erhalten sind, sagt uns etwas über die Bedingungen, die zu ihrer Erhaltung führten und wie sich diese von denen der Erde unterscheiden.


Ähnlich wie auf der Erde sind moderne Mars-Sanddünen auf dem Roten Planeten keine Seltenheit, eine Wüstenlandschaft mit vielen Ähnlichkeiten mit den Wüsten auf der Erde, obwohl sie viel kälter sind. Alte Dünenformen hingegen waren bis vor kurzem ein seltener Fund auf dem Mars und werden am häufigsten als erodierte Gruben entdeckt.

Orbitalfotos mit Linien, Quadraten und Pfeilen, die die Standorte versteinerter Dünen anzeigen.

„Geisterdünen“ inLabyrinth der Nachtauf dem Mars. Die halbmondförmigen Gruben sind die Überreste aktiver Sanddünen vor Jahrmilliarden. Bild über Mackenzie Day/ David Catling/AGU.

Im April 2018, ForVMgemeldetdie Entdeckung von Geisterdünen – grubenähnliche Vertiefungen, die zurückbleiben, wenn Dünen erodieren – durch Wissenschaftler des NASA Astrobiology Institute. Aufgedeckt imLabyrinth der NachtRegion westlich von Valles Marineris bewiesen diese Geisterdünen, dass sich die Windmuster auf dem Mars im Laufe der Zeit veränderten und die Landschaft formten und umgestalteten, ähnlich wie die Windmuster auf der Erde an Orten wie der Sahara.

Während Mars und Erde deutliche Ähnlichkeiten aufweisen – einschließlich der windgetriebenen Bildung von Sanddünen – unterscheiden sich die Prozesse der Oberflächenerosion und der Landschaftsentwicklung stark. Das sind gute Nachrichten für Wissenschaftler, die die geologische und klimatische Geschichte des Mars untersuchen. Chojnacki kommentierte:

Wasser und Tektonik, die die Erdoberfläche ständig verändern, spielen auf dem Mars derzeit keine Rolle. Somit besteht die Möglichkeit, aus den geologischen Aufzeichnungen des Roten Planeten zu lernen. Die alten Dünenfelder in Valles Marineris – mit ihrer komplexen Vielfalt an Landschaftsformen, Erhaltungsgrad und Kontext – zeigen den Reichtum der regionalen Geologie. Diese Ergebnisse informieren uns darüber, dass windgetriebener Sandtransport, -ablagerung und -lithifizierung während eines Großteils der jüngeren Geschichte des Mars stattgefunden haben und veranschaulichen, wie sich die Landschaftsentwicklung dort stark von der der Erde unterscheidet.

Fazit: Die Entdeckung von nahezu perfekt erhaltenen Milliarden Jahre alten Sanddünen auf dem Mars hat Wissenschaftlern große Neuigkeiten über die geologische Geschichte des Roten Planeten offenbart: Sein Klima, sein atmosphärischer Druck und seine Landschaftsentwicklung sind die ganze Zeit ziemlich konstant geblieben.

Quelle: Alte äolische Sanddünenablagerungen des Mars, die in der Stratigraphie von Valles Marineris aufgezeichnet wurden, und Implikationen für vergangene Klimata

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