Der Mantel des Mars ist sehr heterogen

Spektrum der Wissenschaft

3.9.2025

Der Gesteinsmantel des Mars ist wenig durchmischt und enthält Fragmente unterschiedlicher Gesteine, die auf seine Entstehungsgeschichte zurückgehen. Darauf weisen Auswertungen von Marsbeben hin, die von der Raumsonde Insight aufgezeichnet wurden.

Das Innere des Roten Planeten Mars ist nicht so homogen wie lange Zeit angenommen: Analysen von Marsbebenwellen, welche die NASA-Landesonde Insight über rund vier Jahre hinweg aufgezeichnet hat, weisen darauf hin, dass es im Gesteinsmantel des Planeten eine Vielzahl von Gesteinsfragmenten aus der Frühzeit gibt. Sie erreichen Durchmesser von bis zu vier Kilometern und sind in gewisser Weise Fossilien aus der wilden Urzeit des Planeten vor mehr als 4,5 Milliarden Jahren.

Nach seiner Entstehung wurde der Mars von einer Vielzahl kleinerer Objekte getroffen. Deren in Wärme umgewandelte Bewegungsenergie sorgte dafür, dass auf dem Roten Planeten einst tiefe Magmaozeane existierten – wie auf der jungen Erde. Als diese Magmaozeane abkühlten und dabei auskristallisierten, blieben von ihnen chemisch unterschiedliche Bruchstücke von Gestein übrig, die sich noch heute im Marsinneren nachweisen lassen. Die frühen Einschläge und ihre Folgen zerstreuten und mischten Fragmente der frühen Kruste sowie des Gesteinsmantels des Planeten und auch Material der Einschlagkörper ins Planeteninnere.

Als der Mars langsam abkühlte, befanden sich diese Fragmente in einem Gesteinsmantel, der sich nur träge bewegte. Die Durchmischung war zu gering, um die Fragmente aufzulösen und chemisch zu homogenisieren. Anders als die Erde weist der Mars keine globale Plattentektonik auf, das heisst, er hat nicht mehrere Krustenplatten, die sich gegeneinander bewegen und durch Konvektionsvorgänge angetrieben werden. Seine Kruste ist eine einzige Platte, also eine geschlossene Kugelschale, die das Innere des Roten Planeten umhüllt.

Hinweise auf diese Relikte aus den ersten 100 Millionen Jahren nach der Entstehung des Mars finden sich in den seismischen Daten von Insight. Insbesondere acht Marsbeben, die durch kleine Einschläge von Meteoriten auf der Marskruste verursacht wurden, erwiesen sich als besonders erhellend. Die Sonde zeichnete mittels ihres hochempfindlichen Seismometers auf, wie sich die Marsbebenwellen im Planeteninneren ausbreiteten. Dabei zeigte sich, dass hochfrequente Marsbebenwellen länger von ihren Ursprungsorten zu Insight unterwegs waren als längerwellige. Dies führt die Forschungsgruppe um Constantinos Charalambous vom britischen Imperial College London auf Interferenzen an Gesteinsbruchstücken im Marsmantel zurück, welche die hochfrequenten Bebenwellen auf Umwege zwangen.

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