Hier auf der Erde drängte heißer Schlamm bei Bakhar in Aserbaidschan an die Oberfläche. (CAS/Peter Brosž, CC BY-SA 4.0) Das nördliche Tiefland und die Sedimentregionen von Mars sind mit seltsamen Formationen übersät. Zehntausende kegelförmige Hügel, viele davon mit kleinen Kratern gekrönt und von tiefen Kanälen umgeben, die durch fließende Flüssigkeiten von der Oberfläche gespült wurden.
Das klingt stark nach Vulkanen, die hier auf der Erde zu finden sind – aber auf einem Planeten wie dem Mars, wo wir nicht einfach hingehen und nachsehen können und wo die Bedingungen sich stark von denen auf der Erde unterscheiden können, muss man vorsichtig sein, Annahmen zu treffen.
Die Strukturen auf dem Mars mögen den Lavaströmen der Erde ähneln, aber es gibt auch eine Art Vulkan auf der Erde, der etwas völlig anderes ausspuckt – schlammiger, schleimiger Schlamm .
Und Wissenschaftler haben gerade herausgefunden, dass Schlamm unter den sehr niedrigen atmosphärischen Druck- und Temperaturbedingungen auf dem Mars ganz anders fließen kann als die Schlammvulkane auf der Erde. Tatsächlich kann es Lava sehr ähnlich sehen.
„Wir haben Experimente in einer Vakuumkammer durchgeführt, um die Freisetzung von Schlamm auf dem Mars zu simulieren.“ sagte der Planetenforscher Lionel Wilson der Lancaster University im Vereinigten Königreich.
„Das ist von Interesse, weil wir auf Bildern von Raumfahrzeugen viele strömungsähnliche Strukturen auf dem Mars sehen, diese jedoch noch von keinem der umherziehenden Fahrzeuge auf der Oberfläche besucht wurden und es einige Unklarheiten darüber gibt, ob es sich um Lava- oder Schlammströme handelt.“ '
(NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)
Wissenschaftler gehen seit langem davon aus, dass einst große Wassermengen frei auf der Marsoberfläche flossen, für einen sehr kurzen Zeitraum freigesetzt wurden und die Landschaft erodierten, bevor sie austrockneten oder von vulkanischer Aktivität und vom Wind abgelagerten Sedimenten bedeckt wurden.
Aber unter der Oberfläche eingeschlossene aufgeweichte Sedimente könnten später durch den Untergrunddruck nach oben und nach außen gedrückt worden sein und so Schlammvulkane entstehen lassen. Das wollten die Forscher herausfinden.
Ihr Versuchsaufbau bestand aus einer zylindrischen Niederdruckkammer mit 90 Zentimetern Durchmesser und 180 Zentimetern Länge (35 bis 70 Zoll). Dieser wurde vorsichtig mit 7 Millibar unter Druck gesetzt, um den atmosphärischen Druck auf dem Mars für 15 Experimente zu simulieren, und mit 1.000 Millibar, um für 6 Experimente den atmosphärischen Druck der Erde auf Meereshöhe zu simulieren.
In beiden Sätzen wurde Schlamm über Sand gegossen, der auf eine entsprechende Temperatur abgekühlt war Oberflächentemperatur des Mars , -20 Grad Celsius. Anschließend untersuchten und charakterisierten die Forscher die Art und Weise, wie der Schlamm über diese Oberfläche floss.
Unter terrestrischen Bedingungen dehnten sich die Schlammströme nicht aus, bildeten keine Eiskruste und erzeugten auch keine lavaähnlichen Ströme. Aber die Schlammströme unter Marsbedingungen taten es – wegen des niedrigeren Atmosphärendrucks.
Wenn der Luftdruck sinkt, sinkt auch der Siedepunkt von Wasser. Deshalb kocht Wasser bei einer niedrigeren Temperatur in höheren Lagen ; Wenn Sie ohne Schutzausrüstung im Weltraum schweben würden, würde der Speichel direkt von Ihrer Zunge kochen (neben anderen, noch tödlicheren Dingen).
Die Auswirkung auf Schlammströme unter simulierten Marsbedingungen ist faszinierend. Das Wasser im Schlamm beginnt zu kochen und zu verdampfen, und dieser Prozess absorbiert die latente Wärme aus dem Dampf. Dadurch kühlt der Schlamm ab und an seiner Oberfläche gefriert eine Kruste.
„Natürlich wissen wir bereits, dass flüssiges Wasser bei niedrigem Druck schneller zu sieden beginnt.“ sagte der Planetenforscher Ernst Hauber des DLR-Instituts für Planetenforschung in Deutschland.
„Die Auswirkung dieses bekannten Effekts auf Schlamm wurde jedoch noch nie zuvor in einem Experiment untersucht.“ Es zeigt sich einmal mehr, dass bei der Betrachtung scheinbar einfacher Oberflächenmerkmale auf anderen Planeten stets unterschiedliche physikalische Bedingungen berücksichtigt werden müssen. „Wir wissen jetzt, dass wir bei der Analyse bestimmter Strömungsphänomene sowohl Schlamm als auch Lava berücksichtigen müssen.“
Pahoehoe-Lava auf den Galapagosinseln. ( Jason Hollinger/Flickr, CC BY 2.0 )
Nachdem die Kruste erstarrt ist, wird sie richtig gut. Der Schlammfluss verhält sich wie der leer Lavaströme in Hawaii und Island gesehen. Der immer noch von unten nach oben drängende Schlamm bricht durch die Eiskruste, sickert heraus und gefriert wieder zu einem neuen Fließlappen. Obwohl der Prozess ähnlich ist, ist die Form der Schlammströme unterschiedlich, stellten die Forscher fest.
Auch wenn die Studie Einschränkungen aufweist – die Schwerkraft des Mars konnte beispielsweise nicht nachgeahmt werden – zeigen die Untersuchungen doch, dass Schlammvulkanismus auf dem Roten Planeten doch nicht unmöglich wäre. Und die Forschung hat wichtige Implikationen für andere Arten von Vulkanismus im Sonnensystem, wie zum Beispiel die Eisvulkane, von denen angenommen wird, dass sie auf weit entfernten Objekten existieren, z Titan und Pluto.
Es zeigt, dass es Umweltbedingungen geben kann, die die Prozesse grundlegend verändern, auch wenn wir glauben, wir verstehen, was vor sich geht.
Wie der Geophysiker Petr Brož von der Tschechischen Akademie der Wissenschaften sagte „Unsere Experimente zeigen, dass selbst ein scheinbar einfacher Vorgang wie das Fließen von Schlamm – etwas, das viele von uns seit unserer Kindheit selbst erlebt haben – auf dem Mars ganz anders wäre.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturgeowissenschaften .