Forscher sind erstaunt, was sich unter der Marsoberfläche verbirgt

Der Mars hat einen kleineren und dichteren Kern als bisher angenommen. Das fanden sowohl Forscher*innen der ETH Zürich als auch der Université Paris Cité und der französischen Forschungseinrichtungen CNRS, IPGP und ISAE-SUPAERO heraus. 

Für ihre Entdeckung nutzten sie seismische Daten der Sonde InSight. Die aufgezeichneten Marsbeben ließen Rückschlüsse auf die Dichte des Kerns zu. Insbesondere 2 Beben, die im August und September 2021 aufgenommen wurden halfen den Wissenschaftler*innen weiter. So konnten sie die seismischen Wellen eines Meteoriteneinschlags durch den Erdkern verfolgen. Dabei zeigte sich, dass dessen Dichte niedriger sein muss als bisher vermutet. 

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Magma-Schicht löst das Rätsel

Zum Vergleich: Der Erdkern besteht zu 90 Prozent aus flüssigem Eisen, die restlichen 10 Prozent bestehen aus leichten Elementen wie Schwefel, Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff. Die Forscher*innen vermuteten zunächst, dass der Marskern zu einem höheren Anteil, etwa 20 Prozent, aus diesen leichteren Elementen besteht. Das wäre allerdings ein zu großer Anteil. 

Die neuen Berechnungen zeigen nun, dass um den Kern eine 150 Kilometer dicke Schicht aus flüssigem Silikat (Magma) liegt. Die Erde hat keine solche Schicht. Mit den neuen Ergebnissen schrumpf der Radius des Marskerns von ursprünglich geschätzten 1.800 bis 1.850 Kilometern auf 1.650 bis 1.700 km. Damit macht er 50 Prozent des gesamten Mars aus. 

Radioaktive Elemente setzen Wärme frei

Da er kleiner als angenommen aber gleich schwer ist, muss er weniger leichte Elemente enthalte. Nun vermuten die Forscher*innen, dass sie 9 bis 14 Prozent des Gewichts ausmachen. Eine Theorie ist, dass der frühe Mars einst aus einem Magmaozean bestand. Nachdem dieser kristallisierte, entstand eine stabile Schicht aus Eisen und radioaktiven Elementen. Diese setzen Wärme frei und erzeugen die Schicht aus geschmolzenen Silikaten. 

Die seismischen Wellen, die zu diesem Ergebnis führten, wurden mithilfe eines Supercomputers analysiert. Mit quantenmechanischen Berechnungen bestimmten sie die Eigenschaften verschiedener Eisenlegierungen. Das führte allerdings zu keinem Ergebnis.

"Das brachte uns auf die Idee, dass der Bereich, den wir früher als den äußeren, flüssigen Eisenkern betrachtet hatten, gar nicht der Kern ist, sondern der tiefste Bereich des Mantels", erklärt der Studienautor Dongyang Huang von der ETH Zürich. So berechneten sie, dass die Schicht aus Silikat bestehen muss, wie auch der Marsmantel. 

Die InSight-Sonde liefert keine Daten mehr, da ihre Solarpaneele verschmutzt sind. Weitere Messungen hätten den Forschenden Aufschluss über die genaue Zusammensetzung des Marskerns geliefert, heißt es in einem Statement der ETH Zürich. Die beiden Studien erschienen im Fachmagazin Nature (hier und hier).