Ein Tridymitkristall aus dem Steinbruch Wannenköpfe in Deutschland. (Fred Kruijen/Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0) 
Im Jahr 2016 stieß der Rover Curiosity im Gale-Krater auf etwas wirklich Seltsames Mars .
Am Hang des Mount Sharp, wo Curiosity arbeitete, befanden sich große Mengen eines seltenen Minerals; selten, zumindest hier auf der Erde. Tridymit, eine Form von Quarz, scheint sich nur äußerst selten und bei hohen Temperaturen zu bilden, wie sie beispielsweise in Magma vorkommen können.
Obwohl der Mars in einigen Regionen umfangreiche Hinweise auf frühere basaltische vulkanische Aktivität aufweist, ist dies einst der Fall vermutlich wassergefüllter Gale-Krater gehört nicht zu diesen Regionen, weshalb Wissenschaftler darüber rätseln, wie das Mineral dort entstanden ist.
Jetzt hat ein Team unter der Leitung der Planetenforscherin Valerie Payré von der University of Arizona das Rätsel gelöst: Tridymit könnte aus einem einzigen, explosiven Vulkanausbruch vor etwa 3,0 bis 3,7 Milliarden Jahren entstanden sein.
„Die Entdeckung von Tridymit in einem Tonstein im Gale-Krater ist eine der überraschendsten Beobachtungen, die der Rover Curiosity in den zehn Jahren der Erforschung des Mars gemacht hat.“ sagte Marsgeologin Kirsten Siebach der Rice University.
„Tridymit wird normalerweise mit quarzbildenden, explosiven, entwickelten Vulkansystemen auf der Erde in Verbindung gebracht, aber wir haben ihn auf dem Grund eines alten Sees auf dem Mars gefunden, wo die meisten Vulkane sehr primitiv sind.“
Da wir nicht wirklich zum Mars gelangen können, verfügten die Wissenschaftler über zwei Werkzeuge, um das Rätsel zu lösen: Tridymitvorkommen, die hier auf der Erde gefunden wurden, und die Mineralproben, die Curiosity vom Gale-Krater und Mount Sharp – dem Gipfel in der Mitte des Kraters – gesammelt hatte. das Daten über seine Funde zur Erde zurücksendet.
Hierhin wandten sich Payré, damals an der Rice University, und ihre Kollegen.
Erstens die Erde. Jede dokumentierte Tridymit-Lagerstätte und die Bedingungen, unter denen sie entstand, wurden vom Forschungsteam sorgfältig untersucht.
Anschließend sichteten sie die von Curiosity gesammelten Daten zur Zusammensetzung des vor langer Zeit ausgetrockneten Sedimentseebodens im Gale-Krater.
Tridymit bildet sich bei Temperaturen über 870 Grad Celsius (1.600 Grad Fahrenheit) und wandelt sich bei etwa 1.470 Grad Celsius in eine Phase namens Cristobalit um. Beide Formen wurden in einer einzigen Schicht am Hang des Mount Sharp nachgewiesen.
Darüber hinaus fand Curiosity Feldspat und Opal-Kieselsäure, die auf der Erde vorkommen können in vulkanischen Kontexten gefunden .
Das Zusammenfügen dieser Teile führt zu einem faszinierenden Szenario mit einer magmatischen Kammer unter dem Gale-Krater vor Milliarden von Jahren. Das Team vermutete, dass diese Kammer längere Zeit als üblich unter dem See gestanden hätte.
Während dieser Zeit würde die Abkühlung zu einem sogenannten Prozess führen fraktionierte Kristallisation Dabei werden Mineralien entfernt und abgetrennt, um einen Überschuss an Kieselsäure zu erzeugen.
Als die Kammer schließlich ausbrach, kam es zu einer gewaltigen Explosion, die Asche mit der Kieselsäure – jetzt in Form von Tridymit – in die Luft schleuderte, um zurück in den See im Gale-Krater und seinen umliegenden Nebenflüssen zu regnen.
Diese Gewässer hätten die Asche verwittert und sortiert, um die chemische Zusammensetzung der Schicht zu erzeugen, wie sie von Curiosity beobachtet wurde, sagte das Team.
„Es handelt sich tatsächlich um eine direkte Weiterentwicklung anderer Vulkangesteine, die wir im Krater gefunden haben.“ erklärte Siebach .
„Wir argumentieren, dass der Vulkan wahrscheinlich zur gleichen Zeit ausbrach, als der See dort war, weil wir dieses Mineral nur einmal gesehen haben und es in einer einzigen Schicht stark konzentriert war.“ Obwohl es sich bei der spezifischen Probe, die wir analysierten, nicht ausschließlich um Vulkanasche handelte, handelte es sich um Asche, die verwittert und durch Wasser sortiert worden war.“
Da es sich bei dieser Kieselsäureeruption um einen weiterentwickelten Typ handelt, der sich vom Basaltvulkanismus unterschieden hätte, für den es zahlreiche Beweise auf dem Mars gibt, legt die Analyse des Teams nahe, dass der Rote Planet möglicherweise eine viel komplexere Vulkangeschichte hatte, als wir wissen.
Zukünftige Missionen, so das Team, sollten nach Beweisen für andere Fälle dieses entwickelten Vulkanismus suchen, um festzustellen, wann und in welchen Zusammenhängen er auf dem Mars aufgetreten sei.
'Mars,' sie schrieben in ihrer Zeitung , „ist nicht nur eine Basaltwelt.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Briefe zur Erd- und Planetenwissenschaft .