Mars und Erde sind ungleiche Brüder: Sie entstanden zwar aus ähnlichen Ausgangsmaterialien und im gleichen Bereich der Urwolke, zeigen aber signifikante Unterschiede. So hat die Erde ein Magnetfeld, Plattentektonik und einen aktiven Vulkanismus, der Mars dagegen nicht. Ob sich auch sein innerer Aufbau von dem der Erde unterscheidet, blieb allerdings lange unbekannt. Erst die Ende 2018 auf dem Roten Planeten gelandete NASA-Raumsonde Mars InSight ermöglichte einen ersten seismischen Blick in das Marsinnere: Rund vier Jahre lang zeichnete ihr Seismometer die Ausbreitung und Geschwindigkeit von Wellen auf, die durch Beben und Meteoriteneinschläge auf dem Mars erzeugt wurden. Die ersten Auswertungen dieser Daten ergaben, dass der Mars zwar auch in Metallkern, Gesteinsmantel und Kruste aufgeteilt ist, es aber darüber hinaus einige Unterschiede gibt. So ist die Marskruste fast doppelt so dick wie die Erdkruste und in mehrere Lagen aufgeteilt.
Marskern gibt Rätsel auf
Noch überraschender aber waren die bisherigen Erkenntnisse zum Marskern. Dieser schien den InSight-Messdaten zufolge mit einem Radius von 1830 Kilometern ungewöhnlich groß zu sein. Als Indiz dafür galt die Reflexion von Scherwellen an einer Grenze zwischen dem festen Mantelgestein und einem darunter liegenden heißen, flüssigen Bereich – Planetenforscher interpretierten dies als die Grenze zum flüssigen Metallkern des Roten Planeten. Messungen auf Basis einer anderen Art von seismischen Wellen, den P-Wellen, legten zudem nahe, dass der Marskern, anders als der Erdkern, komplett flüssig ist und keinen festen inneren Teil besitzt. Zudem müsste seine Dichte deutlich geringer sein als die des Erdkerns. Die Planetenforscher kamen dafür auf einen Wert von gut sechs Gramm pro Kubikzentimeter – deutlich weniger als die neun bis 13 Gramm pro Kubikzentimeter des irdischen Metallkerns. Das aber würde bedeuten, dass der Eisen-Nickel-Legierung des Marskerns sehr viel mehr leichtere Elemente beigemischt sein müssten als dem Erdkern.
“Damit würde die Kernzusammensetzung des Mars mehr flüchtige Elemente wie Schwefel, Kohlenstoff und Wasserstoff erfordern, als kosmochemisch in den wahrscheinlichen Planetenbausteinen des Mars verfügbar war”, erklären Amir Khan von der ETH Zürich und seine Kollegen. Dieser hohe Anteil von Beimischungen im Marskern passte demnach nicht zu den gängigen Modellen der Planetenbildung von Mars und Erde. Um dieser Diskrepanz auf den Grund zu gehen, haben sowohl Khan und seine Kollegen als auch ein zweites Team um Henri Samuel von der Universität Paris Cité unabhängig voneinander noch einmal die seismischen Daten der InSight-Landessonde analysiert. Zugute kam ihnen dabei, dass das Seismometer der Sonde noch kurz vor Ende der Mission mehrere besonders starke Beben aufzeichnete, die auch die Kernregion des Mars passierten.
