Genau wie auf dem Mond oder Merkur ist die Oberfläche des Mars voller Krater, „Narben“ aller Größen, die durch unzählige Asteroiden- und Kometeneinschläge im Laufe seiner langen Geschichte entstanden sind. Aber wie viele Meteoriten fallen hinein … aktuelle Ereignisse auf dem Mars? Das ist schwer zu sagen, aber einem internationalen Forscherteam vom Imperial College London und der ETH Zürich in der Schweiz ist es gelungen, die bisher zuverlässigste Schätzung zu erhalten. Und sie haben dies zum ersten Mal anhand seismischer Daten getan.
Ihre kürzlich in „Nature Astronomy“ veröffentlichten Ergebnisse deuten darauf hin, dass jedes Jahr zwischen 280 und 360 Meteoriten den Roten Planeten treffen und Einschlagskrater mit einer Breite von mehr als 8 Metern hinterlassen. Laut Geraldine Zenhäusern, Co-Leiterin der Studie, „ist diese Rate fast fünfmal höher als die Zahl, die allein aus Orbitalbildern geschätzt wird.“ „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Seismologie ein hervorragendes Instrument zur Messung der Aufprallraten ist.“
Eine neue Art von „Marsbeben“
Dank der Daten des Seismometers, das während der InSight-Mission der NASA eingesetzt wurde, entdeckten Forscher, dass sechs seismische Ereignisse, die in der Nähe der Station aufgezeichnet wurden, bereits zuvor als Meteoriteneinschläge identifiziert worden waren. Und nun haben Zenhäusern und sein Team herausgefunden, dass diese sechs seismischen Ereignisse nur die Spitze des Eisbergs waren, da sie tatsächlich zu einer viel größeren Gruppe von „Marsbeben“, sogenannten „Very High Frequency (VF)-Ereignissen“, gehören.
Bei diesen Erdbeben kommt es viel schneller zu Erschütterungen als bei einem tektonischen Erdbeben ähnlicher Stärke. Während beispielsweise ein „normales“ Erdbeben der Stärke 3 auf dem Mars normalerweise mehrere Sekunden dauert, dauert ein Ereignis gleicher Intensität, das jedoch durch einen Aufprall verursacht wird, nur 0,2 Sekunden oder weniger. Durch die Analyse der Spektren einer großen Anzahl von „Marsbeben“ identifizierten die Forscher weitere 80, die durch Meteoriteneinschläge verursacht wurden.
Drei Jahre Arbeit
Die Untersuchung begann im Dezember 2021, ein Jahr bevor Staubansammlungen auf den Solarpaneelen die InSight-Mission beendeten. Dann ließen seismische Wellen eines fernen Erdbebens hoher Intensität den gesamten Mars wie eine Glocke „läuten“. Und Fernerkundungssysteme brachten dieses Erdbeben mit einem 150 Meter breiten Krater in Verbindung. Um dies zu bestätigen, forderte das InSight-Team den Einsatz der Kontextkamera (CTX) des Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) und suchte damit nach anderen aktuellen Kratern, die mit dem Zeitpunkt und Ort der von InSight entdeckten seismischen Ereignisse übereinstimmen.
Detektivarbeit, die sich gelohnt hat, denn die Forscher hatten das Glück, einen zweiten, neu entstandenen Krater mit mehr als 100 Metern Durchmesser zu finden. Aber kleinere Krater, die entstanden, als Basketball-große Meteoriten auf den Planeten einschlugen und die logischerweise viel häufiger vorkommen sollten, waren immer noch sehr schwer zu entdecken. Und genau das ist Zenhäusern und seinen Kollegen nun gelungen.
Ungenaue Daten
Etwa 17.000 Meteoriten fallen jedes Jahr auf die Erde, aber wenn sie nicht über den Nachthimmel fliegen, werden sie selten entdeckt. Tatsächlich zerfallen die meisten von ihnen beim Eintritt in die Atmosphäre. Aber auf dem Mars ist das anders, denn dort ist die Atmosphäre 100-mal dünner als die der Erde, wodurch die Oberfläche „wehrlos“ und den Einschlägen größerer und häufiger vorkommender Meteoriten ausgesetzt ist.
Bisher haben sich Planetenforscher auf Bilder und Orbitalmodelle verlassen, die von gut erhaltenen Meteoriteneinschlägen auf dem Mond stammen, doch die Extrapolation dieser Schätzungen auf den Mars erwies sich als sehr schwierig. Tatsächlich mussten Wissenschaftler die größere Anziehungskraft des Mars und seine Nähe zum Asteroidengürtel berücksichtigen, was bedeutet, dass mehr Meteoriten auf dem Roten Planeten einschlugen als auf dem Mond. Andererseits führen die zahlreichen Sandstürme, die über die Marsoberfläche fegen, zu Kratern, die viel schlechter erhalten sind als die auf dem Mond und daher auf Orbitalbildern nicht so leicht zu erkennen sind. Wenn jedoch ein Meteorit den Planeten trifft, breiten sich die seismischen Wellen des Einschlags durch die Kruste und den Mantel aus und können von Seismometern erfasst werden.
„Wir haben die Durchmesser der Krater anhand der Stärke aller VF-Marsbeben und ihrer Entfernungen geschätzt und daraus dann berechnet, wie viele Krater sich um den Lander gebildet haben“, sagte Natalia Wójcicka vom Imperial College und Mitautorin der Studie im Laufe eines Jahres. Und schließlich extrapolieren wir die Daten, um die Anzahl der Einschläge abzuschätzen, die jährlich auf der gesamten Marsoberfläche auftreten.
„Obwohl die neuen Krater auf flachem, staubigem Gelände besser zu sehen sind und dort besonders hervorstechen“, fügt Zenhäusern hinzu, bedeckt diese Art von Gelände weniger als die Hälfte der Marsoberfläche. Und das empfindliche InSight-Seismometer konnte jeden Aufprall in Reichweite des Landers hören.“
Das Alter der Planeten
Wie die Linien und Fältchen auf unseren Gesichtern geben auch die Größe und Dichte von Einschlagskratern wertvolle Hinweise auf das Alter verschiedener Regionen eines Planetenkörpers. Je weniger Krater es gibt, desto jünger ist die Region des Planeten, in der sie vorkommen. Auf der Venus zum Beispiel gibt es fast keine sichtbaren Krater, da ihre Oberfläche durch Vulkanismus ständig verändert wird, und auf der Erde wurden die meisten vorhandenen Krater durch Erosion und tektonische Bewegungen ausgelöscht. Aber Merkur und der Mond verfügen mit ihrer dünnen Atmosphäre und geringen geologischen Aktivität über unveränderte Oberflächen, die sehr alt und voller Einschlagskrater sind. Der Mars wiederum befindet sich in einer Zwischensituation, wobei einige Regionen sehr alt und andere viel jünger sind.
Der Studie zufolge taucht fast jeden Tag irgendwo auf dem Mars ein 8-Meter-Krater auf, während etwa einmal im Monat ein größerer, 30 Meter großer Krater auftaucht.
„Dies ist die erste Studie, die anhand seismologischer Daten ermittelt, wie oft Meteoriten auf der Marsoberfläche einschlagen, was eines der Hauptziele der Mars-InSight-Mission war“, sagt Domenico Giardini von der ETH Zürich und leitender Forscher dieser Mission von der NASA . „Diese Daten beeinflussen die Planung zukünftiger Missionen zum Mars.“
Eine zweite Studie
Ein anderes Forscherteam, dieses Mal von der Brown University, hat ebenfalls gerade eine ähnliche Studie basierend auf Daten des Seismometers der InSight-Mission durchgeführt und kündigt in einem gerade in „Science Advances“ veröffentlichten Artikel die Entdeckung von acht neuen Einschlagskratern an wurde nicht von Raumfahrzeugen im Orbit gesehen. Laut der Studie wird der Mars viel häufiger von Weltraumgesteinen bombardiert als bisher angenommen, wobei die Einschlagsraten je nach Größe der Gesteine zwei- bis zehnmal höher sind als bisher geschätzt.
