Der Mars erzittert vor Marsbeben, aber nicht alle davon werden durch Phänomene verursacht, die unter der Oberfläche auftreten – viele sind die Nachwirkungen von Meteoriteneinschlägen.
Jeden Tag stürzen Meteoriten auf den Mars. Nach der Analyse der Daten des InSight-Landers der NASA stellte ein internationales Forscherteam fest, dass sein Seismometer SEIS sechs seismische Ereignisse in der Nähe entdeckte. Diese waren mit demselben akustischen atmosphärischen Signal verbunden, das Meteoriten erzeugen, wenn sie durch die Marsatmosphäre flitzen. Weitere Untersuchungen identifizierten alle sechs als Teil einer völlig neuen Klasse von Beben, die als VF-Ereignisse (Very High Frequency) bekannt sind.
Die Kollisionen, die VF-Marsbeben erzeugen, ereignen sich in Sekundenbruchteilen, viel weniger Zeit als die wenigen Sekunden, die tektonische Prozesse benötigen, um Beben ähnlicher Größe zu verursachen. Dies sind einige der wichtigsten seismologischen Daten, die uns geholfen haben, das Auftreten von Erdbeben zu verstehen, die durch Meteoreinschläge auf dem Mars verursacht werden. Dies ist auch das erste Mal, dass seismische Daten verwendet wurden, um zu bestimmen, wie häufig Einschlagskrater entstehen.
„Obwohl für jedes VF-Ereignis ein Nicht-Einschlag-Ursprung nicht definitiv ausgeschlossen werden kann, zeigen wir, dass die VF-Klasse als Ganzes plausibel durch Meteoriteneinschläge verursacht wird“, sagten die Forscher in einer kürzlich in Nature veröffentlichten Studie.
Seismische Verschiebung
Wissenschaftler hatten die ungefähre Meteoriteneinschlagsrate auf dem Mars typischerweise dadurch ermittelt, dass sie die Häufigkeit von Kratern auf seiner Oberfläche mit der erwarteten Einschlagsrate verglichen, die anhand der Anzahl der von Meteoriten hinterlassenen Mondkrater berechnet wurde. Anschließend wurden Modelle der Mondkraterrate an die Bedingungen auf dem Mars angepasst.
Die Betrachtung des Mondes als Vergleichsbasis war nicht ideal, da der Mars besonders anfällig für Meteoriteneinschläge ist. Der Rote Planet ist nicht nur ein massereicherer Körper mit größerer Anziehungskraft, sondern befindet sich auch in der Nähe des Asteroidengürtels.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass Mondkrater oft besser erhalten sind als Marskrater, da es keinen Ort im Sonnensystem gibt, der staubiger ist als der Mars. Krater in Orbitalbildern sind oft teilweise durch Staub verdeckt, was ihre Identifizierung erschwert. Sandstürme können die Sache erschweren, indem sie Krater mit mehr Staub und Trümmern bedecken (etwas, das auf dem Mond aufgrund des fehlenden Windes nicht passieren kann).
InSight setzte sein SEIS-Instrument ein, nachdem es in der Elysium-Planitia-Region des Mars gelandet war. Neben der Erkennung tektonischer Aktivitäten kann das Seismometer möglicherweise auch die Aufprallrate anhand seismischer Daten bestimmen. Wenn Meteoriten auf dem Mars einschlagen, erzeugen sie seismische Wellen, genau wie tektonische Marsbeben, und die Wellen können von Seismometern erfasst werden, wenn sie durch den Mantel und die Erdkruste wandern. Ein von SEIS aufgezeichnetes gewaltiges Beben wurde mit einem 150 Meter (492 Fuß) breiten Krater in Verbindung gebracht. Später entdeckte SEIS fünf weitere Marsbeben, die alle mit einem akustischen Signal verbunden waren (das von einem anderen Sensor auf InSight erkannt wurde), das ein verräterisches Zeichen für einen fallenden Meteoriten ist.
Eine gewaltige Wirkung
Bei den sechs durch seismische Daten ermittelten durch Einschläge verursachten Marsbeben fiel noch etwas anderes auf. Aufgrund der Geschwindigkeit von Meteoriten (über 3.000 Meter oder 9.842 Fuß pro Sekunde) ereigneten sich diese Ereignisse schneller als jede andere Art von Marsbeben, sogar schneller als Beben der Hochfrequenzklasse (HF). Dadurch erhielten sie ihre eigene Klassifizierung: Beben mit sehr hoher Frequenz oder VF. Als das InSight-Team die Kontextkamera (CTX) des Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) nutzte, um die Orte der von SEIS erfassten Ereignisse abzubilden, waren auf den Bildern neue Krater zu sehen.
Es gibt weitere seismische Ereignisse, die noch keinem Krater zugeordnet werden konnten. Es wird angenommen, dass es sich um kleine Krater handelt, die von Meteoriten in der Größe von Basketbällen gebildet wurden und auf Orbitalbildern von MRO äußerst schwer zu erkennen sind.
Die Forscher konnten SEIS-Daten verwenden, um die Durchmesser von Kratern basierend auf der Entfernung von InSight (je nachdem, wie lange seismische Wellen brauchten, um das Raumschiff zu erreichen) und der Stärke der damit verbundenen VF-Marsbeben abzuschätzen. Sie konnten auch die Häufigkeit der von SEIS erfassten Beben ableiten. Nachdem eine auf den Daten basierende Häufigkeitsschätzung auf die gesamte Marsoberfläche angewendet wurde, schätzten sie, dass jedes Jahr etwa 280 bis 360 VF-Beben auftreten.
„Es gibt starke Beweise dafür, dass die einzigartige VF-Marsbebenklasse mit Einschlägen übereinstimmt“, sagten sie in derselben Studie. „Es lohnt sich daher, darüber nachzudenken, welche Auswirkungen es hat, alle VF-Ereignisse auf Meteoriteneinschläge zurückzuführen.“
Ihre Entdeckung hat die geschätzte Zahl der Einschlagskrater auf dem Mars erhöht, da viele zuvor vom Weltraum aus nicht gesehen werden konnten. Was können uns VF-Auswirkungen sagen? Die Einschlagsrate auf einem Planeten oder Mond ist wichtig, um das Alter der Oberfläche dieses Objekts zu bestimmen. Mithilfe von Einschlägen konnten wir feststellen, dass sich die Oberfläche der Venus durch vulkanische Aktivität ständig erneuert, während der größte Teil der Marsoberfläche seit Milliarden von Jahren nicht mehr mit Lava bedeckt war.
Die Ermittlung der Rate von Meteoriteneinschlägen kann auch dazu beitragen, Raumschiffe und eines Tages vielleicht auch Mars-Astronauten vor potenziellen Gefahren zu schützen. Die Studie legt nahe, dass es Zeiträume gibt, in denen Einschläge mehr oder weniger häufig auftreten. Daher lässt sich möglicherweise vorhersagen, wann der Himmel mit größerer Wahrscheinlichkeit frei von herabfallenden Weltraumgesteinen ist – und wann nicht. Meteoriten stellen keine große Gefahr für die Erde dar, da die meisten von ihnen in der Atmosphäre verglühen. Der Mars hat eine viel dünnere Atmosphäre, durch die mehr eindringen kann, und es gibt keinen Schutz vor einem Meteoritenschauer.
Nature Astronomy, 2024. DOI: 10.1038/s41550-024-02301-z
