Ob Mars, Venus, Merkur oder Erde – die inneren Planeten des Sonnensystems entstanden alle in der inneren Region der Urwolke und auf ähnliche Weise: Aus anfangs kleinen Brocken wuchsen sie zu immer größeren Himmelskörpern heran. In den zunächst glutflüssigen Planeten setzte dann allmählich eine Differenzierung ein – die Schichten bildeten sich. Dadurch entwickelten alle inneren Planeten einen eisenreichen Kern, einen silikathaltigen Gesteinsmantel und eine feste Gesteinskruste. Doch während das Innere der Erde dank seismischer Daten schon relativ gut untersucht ist, war der Aufbau unseres Nachbarn Mars bislang weitgehend unbekannt. Zwar lassen sich anhand von Modellen die Abmessung von Kern, Mantel und Kruste grob schätzen, aber ohne seismische Messungen vor Ort fehlen präzisere Informationen über Struktur und Zusammensetzung des Marsinneren.
Unterschiede zum Innenleben der Erde
Diese Messdaten hat nun die NASA-Raumsonde Mars InSight geliefert. Dank ihres auf der Marsoberfläche stehenden Seismometers kann sie erstmals die seismischen Erschütterungen der Marsbeben einfangen und ihre Reflexion an den inneren Strukturen erfassen. Seit ihrer Landung im November 2018 hat sie mehrere hundert Marsbeben aufgezeichnet. Was diese über die Anatomie des Roten Planeten verraten, berichten nun internationale Forschungsteams in gleich drei Veröffentlichungen im Fachmagazin “Science”. Demnach entspricht der grobe Schichtenaufbau des Mars zwar dem Grundschema, in den Details aber gibt es deutliche Unterschiede zum Innenleben der Erde. Diese beginnen schon mit der Marskruste: Beim Mars ist diese offenbar in zwei oder sogar drei Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung unterteilt. “In jedem Fall können wir ausschließen, dass die ganze Kruste aus dem gleichen Material besteht, das man aus Oberflächenmessungen und von Marsmeteoriten kennt”, sagt Brigitte Knapmeyer-Endrun von der Universität Köln.
Den seismischen Daten nach ist die obere Krustenschicht am Standort von Mars InSight rund acht Kilometer dick, dann folgt eine zweite, rund zwölf Kilometer dicke Schicht. „Dann könnte bereits der Mantel folgen. Dies wäre eine überraschend dünne Kruste, auch im Vergleich zur kontinentalen Kruste auf der Erde“, sagt Knapmeyer-Endrun. Es könnte aber auch sein, dass der Mars eine dritte Krustenschicht besitzt, die noch einmal rund 19 Kilometer weiter in die Tiefe reicht. Insgesamt wäre die Marskruste damit an der äquatornahen Landestelle der Sonde zwischen 20 und 39 Kilometer dick. Die seismischen Messungen legen zudem nahe, dass die Marskruste mehr radioaktive, hitzeproduzierende Elemente enthält als gedacht. “Die Bestimmung der Krustendicke basierend auf den InSight-Daten hilft uns nicht nur zu verstehen, wie der Mars heute aussieht, sondern liefert uns wichtige Informationen über seine thermische Entwicklung”, sagt Ana-Catalina Plesa vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt.
