Eisschilde bedeckten einst den Mars | Polarjournal
Die Collage zeigt links Aufnahmen von Tälern auf dem Mars und rechts Aufnahmen von Gletschertälern auf Devon Island, Nunavut. Gemäss der Studie sind die Typen von Tälern durch ähnliche Prozesse entstanden, also Gletscher. Bild: Cal-Tech CTX mosaic und MAXAR/Esri (verändert)

Der Mars, unser nächster planetarer Nachbar, ist zurzeit das Ziel mehrerer Missionen. Ferngesteuerte Fahrzeuge sollen den Planeten noch besser erkunden, Proben nehmen und weiter nach Wasser suchen. Denn man geht davon aus, dass die markanten Täler und Einschnitte an der Marsoberfläche einst von Wassermassen gebildet worden seien und der Planet zumindest in seiner Frühphase warm und feucht gewesen sei. Dieses Bild scheint aber nicht ganz korrekt zu sein: Die Täler, vor allem im südlichen Hochland, seien durch gigantische Eispanzer und darunterliegende Abflüsse entstanden, kommt eine neue Analyse zum Schluss.

Die Arbeit der kanadischen Forschungsgruppe analysierte Bildaufnahmen von über 10’000 Täler auf dem Mars mit Hilfe eines neu erstellten Algorithmus, um die Erosionsprozesse, die zu deren Bildung führten, zu eruieren. Dabei verglichen sie diese Täler mit solchen, die sich in den arktischen und antarktischen Regionen befinden. Besonders die diejenigen auf Devon Island, eine Insel im Norden von Nunavut, waren den Tälern auf dem Mars sehr ähnlich. «Devon Island ist eines der besten Analogmodelle des Mars, die wir hier auf der Erde haben», erklärt Co-Autor Gordon Osinski, Professor an der Universität von Western Ontario. «Es ist eine kalte, trockene polare Wüste und die Vergletscherung ist in erster Linie durch Kälte entstanden.»

Täler in polaren Wüsten sind häufig durch das Abfliessen von Wasser unter einem Eisschild entstanden. Dabei zeigen sich charakteristische Eigenschaften in den Erosionsprozessen, die durch das Forscherteam nun genauer eruiert worden sind. Bild: Michael Wenger

Durch die Analysen der Resultate des Algorithmus kommen die Forscher zum Schluss, dass die Täler im südlichen Hochland des Mars zu einem wesentlichen Teil nicht durch aus Regen gebildeten Flüssen entstanden sind. Vielmehr zeigt die Analyse und Modellierung des Marsklimas vor rund 3.8 Milliarden Jahren einen kälteren Planeten, der von Eisschilden bedeckt worden war. Unter dem Eis floss Wasser ab, das Eis floss nach und bildete dann die Täler aus. «Klimamodellierungen sagen voraus, dass das Klima des Mars einst viel kühler gewesen war, als sich diese Netzwerke von Tälern gebildet hatten», sagt Postdoktorandin Anna Grau Galofre, die Hauptautorin der Studie und gegenwärtig an der Arizona State Universität angestellt.

«Die Geomorphologie der Marsoberfläche zu verwenden, um rigoros den Charakter und die Entwicklung des Planeten auf eine statistisch bedeutungsvolle Art ist, offen gesagt, revolutionär»

Professor Mark Jellinek, University of British Columbia

« Wir haben versucht, alles zusammenzusetzen und eine Hypothese zu erstellen, die bisher noch nicht in Betracht gezogen worden ist: Dass sich die Kanäle und Talsysteme unter Eisschilden bilden können, als Teil eines Abflusssystems, welches sich natürlicherweise und einem Eisschild bildet, wenn sich Wasser im Untergrund sammelt.» Diese Hypothese konnten die Forscher mit ihrer Arbeit nun belegen. «Die Geomorphologie der Marsoberfläche zu verwenden, um rigoros den Charakter und die Entwicklung des Planeten auf eine statistisch bedeutungsvolle Art ist, offen gesagt, revolutionär», beschreibt Co-Autor Mark Jellinek, Professor an der Universität von British Columbia die Arbeit. «Die Resultate zeigen, dass nur ein Teil der Täler mit den Mustern einer typischen Oberflächenerosion durch Wasser übereinstimmen, was in krassem Gegensatz zur konventionellen Denkweise steht.»

Der grösste Eisschild in der Arktis liegt auf Grönland und umfasst rund 1.8 Millionen Quadratkilometer mit einer Durchschnittsdicke von 2’500 Metern. In der Antarktis beträgt die Fläche sogar rund 12.3 Millionen Quadratkilometer. Unter den Schilden liegen ausgedehnte Täler und Bergketten, die nicht nur durch Kontinentenbildung entstanden sind. Bild: Michael Wenger

Doch die Arbeit der Wissenschaftler geht weiter als gedacht. Denn der Algorithmus, denn Anna Grau Galofre entwickelt hatte, kann auch auf die Erde angewandt werden und helfen, mehr über die Bildung der globalen Eisschilde in der Frühzeit der Vergletscherung Antarktikas und Grönlands zu erfahren. «Gegenwärtig können wir die Geschichte der globalen Vergletscherung auf der Erde auf eine bis fünf Millionen Jahre zurückverfolgen», erklärt Jellinek. «Mit der Arbeit von Anna können wir die Vorstösse und Rückzüge der Eisschilde bis 35 Millionen Jahre zurückverfolgen, weit über das Alter unserer ältesten Eisbohrkerne hinaus. Das ist ein sehr elegantes analytisches Werkzeug.»

Das Forschungsteam Anna Grau Galofre (links), Mark Jellinek (mitte) und Gordon Osinski (rechts) haben mit ihrer Arbeit eine Revolution in unserer Sicht auf den Mars ausgelöst. Anna Grau Galofre arbeitet gegenwärtig an der Arizona State in der Abteilung für Erd- und Weltraumforschung, Mark Jellinek unterrichtet und forscht an der Universität von British Columbia und Gordon Osinski am Institut für Erd und Weltraumforschung der Universität von Western

Dr. Michael Wenger, PolarJournal

Link zur Studie:
Grau Galofre, A., Jellinek, A.M. & Osinski, G.R. Valley formation on early Mars by subglacial and fluvial erosion. Nat. Geosci. (2020)

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