Zürcher Marsforscher schwimmt gegen den Strom

Lava und nicht Wasser habe den grössten Graben in die Marsoberfläche gefressen, sagt ein ETH-Vulkanismusexperte. Hat er recht, müssen die Projektleiter die Pläne für künftige Landungen auf dem Planeten ändern.

Wie der Grand Canyon, nur zehnmal grösser: Die Valles Marineris, das Grabenbruchsystem auf dem Mars. Foto: G. Neukum (FU Berlin, DLR, ESA)

Wie der Grand Canyon, nur zehnmal grösser: Die Valles Marineris, das Grabenbruchsystem auf dem Mars. Foto: G. Neukum (FU Berlin, DLR, ESA)

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Als Canyonsystem von mehr als 4000 Kilometern Länge ziehen sich die Valles Marineris über die Oberfläche des Mars, von der Flanke eines 14 Kilometer hohen Vulkans der Tharsisregion ausgehend Richtung Westen. 600 Kilometer misst das System an der breitesten Stelle, an der tiefsten Stelle würde man vom Rand aus 10 Kilometer in die Tiefe blicken.

«Es gibt auf der Erde nichts Vergleichbares. Der Grand Canyon in den USA misst in Länge und Breite gerade mal ein Zehntel davon», sagt Giovanni Leone, Postdoktorand am Institut für Geo­physik der ETH Zürich. Seit er mit acht Jahren von seinem Vater ein Teleskop erhielt, hat er die Planeten beobachtet – zunächst den Saturn und bald auch den Mars, der seit dem 16. Jahrhundert Forscher in seinen Bann zieht.

Marsmissionen am Ziel vorbei

Tausende hochauflösender Bilder diverser Forschungssatelliten hat Leone studiert, Hunderte Querschnittprofile der Valles Marineris und weiterer Schluchtensysteme auf dem Mars erstellt und mit Bildern von Vulkanregionen der Erde verglichen. Darauf basierend hat er dieses Jahr im Fachjournal «Journal of Volcanology and Geothermal Research» einen Artikel zur Entstehungsgeschichte der Mars-Canyons vorgelegt, in dem er die gängigen Erklärungsansätze infrage stellt. Aufgrund seiner Resultate ist Leone überzeugt, die nächsten Mars­missionen würden statt Wasser nur Spuren von Lava finden.

Bisher erklärt ein guter Teil der Forschergemeinde die Mars-Canyons mit tektonischen Vorgängen oder mit fliessendem Wasser. Etwa der amerikanische Planetargeologe Michael H. Carr, der an fast jeder europäischen und russischen Mission zum Mars beteiligt war und der für seine wissenschaftlichen ­Arbeiten vielfach ausgezeichnet worden ist. Er erklärt im Standardwerk «The Surface of Mars», zunächst hätten durch Vulkanismus ausgelöste Spannungen die Marskruste aufbrechen lassen. Die dabei entstandenen Gräben seien dann durch fliessendes Wasser und Prozesse wie ­Erdrutsche weiter vergrössert worden.

Leben wäre möglich

Möglich geworden ist diese Interpretation erst durch Mariner 9: Als erste Weltraumsonde überhaupt erreichte diese am 14. November 1971 nach 167 Tagen Flug die Umlaufbahn des Mars, und im folgenden Jahr übermittelte sie mehr als 7000 Bilder zur Erde, darunter waren erste hochauflösende Aufnahmen der Marsvulkane und auch der Valles Marineris.

Carr schreibt, dadurch habe sich unsere Wahrnehmung des Mars für immer verändert: Von einem trockenen, kalten, sterilen Planeten sei er zu einem Planeten geworden, «der wahrscheinlich warme und nasse Bedingungen durchlaufen hat, unter welchen Leben entstanden sein und überlebt haben könnte».

Genau das stellt Giovanni Leone infrage: «In der Geschichte des Mars gab es viel weniger Wasser als bisher angenommen», sagt er. Er ist überzeugt, dass allein fliessende Lava die Valles Marineris und weitere Canyons geformt hat. Vom Vulkan ausgehend habe Lava zunächst röhrenförmige Kanäle in den Untergrund getrieben und diese ausgeweitet, bis die Decke eingestürzt sei und sich offene Gräben gebildet hätten. Manche dieser unterirdischen, teilweise eingestürzten Tunnel seien bis heute sichtbar. Andere habe fliessende Lava immer tiefer und breiter erodiert und geschmolzen.

Insbesondere die breite, sehr flache Tal­sohle der Canyons, deren Oberflächenstruktur sowie die steilen Wände sind für Leone offensichtliche Spuren von Lavaströmen und Belege dafür, dass nicht Wasser sie geformt hat: Wasser hätte V-förmige Täler und gerundete Steine hinterlassen. Tektonik als Ursache schliesst er aus, weil die Ebene beidseitig der Valles Marineris auf genau derselben Höhe liege und weil sich nirgends Anzeichen für wandernde Platten oder Subduktionszonen fänden.

Leone findet, seine Erkenntnisse sollten Eingang finden in die Planung der nächsten Marsmissionen, etwa ExoMars, in deren Rahmen die Europäische Weltraumorganisation ESA und das russische Pendant Roscosmos 2016 und 2018 wieder einen Rover auf den Roten Planeten schicken wollen. «Fast alle vorgeschlagenen Landeplätze liegen in Lavafeldern. Da werden sie weder Wasser noch Leben finden», sagt Leone voraus.

Wasser ist nicht das Ziel

Laut Physikprofessor Nicolas Thomas vom Center for Space and Habitability (CSH) der Universität Bern, der an ExoMars beteiligt sein wird, steht noch kein Landeplatz fest. Der momentane Fa­vorit sei eine Stelle mit Namen Mawrth Vallis. Es gebe dort starke Hinweise auf Ton­erden, was darauf hindeute, dass der Boden in der Vergangenheit mit flüssigem Wasser interagiert habe. «Ziel ist es nicht, Wasser auf dem Mars zu finden, sondern Spuren von Leben an einer Stelle, wo früher einmal flüssiges Wasser war», sagt er.

Leones Studie findet er grundsätzlich interessant. Er hält die Entstehungs­geschichte der Canyons aber für komplexer, als Leone sie darstellt. Auch hegt er grosse Zweifel, ob Lavakanäle dieser Grössenordnung physikalisch möglich sind. «Das müsste man in einem Computermodell testen», sagt Thomas.

Diese Meinung teilt auch Lionel Wilson, emeritierter Professor der Universität Lancaster und einer der Heraus­geber des «Journal of Volcanology and Geothermal Research». Die heutige Form spreche aus seiner Sicht zwar dafür, dass Lava durch diese Canyons geflossen sei – vielleicht aber bloss in der letzten Phase der Entstehung. Wilson meint jedoch: «Ich finde es wichtig, auch Arbeiten zu publizieren, die dem gegenwärtigen Konsens widersprechen und neue Ideen enthalten, die zum jetzigen Zeitpunkt weder bewiesen noch widerlegt werden können.»

Erstellt: 17.07.2014, 11:25 Uhr

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