Den Ergebnissen zufolge kommt es auf dem Roten Planeten pro Jahr zwischen 180 und 260 Meteoriteneinschlägen, und diese Objekte können mindestens die Größe von Basketbällen haben und acht Meter (26 Fuß) tiefe Krater im Boden hinterlassen. Im Allgemeinen sind die Kollisionsraten je nach Größe des getroffenen Objekts zwei- bis zehnmal höher als vorhergesagt.
Meteoriteneinschläge auf dem Mars kommen zehnmal häufiger vor als bisher angenommen. Dies geht aus zwei neuen Forschungsarbeiten hervor, die seismische Schockwellen aus diesen Einschlägen beschreiben, die vom inzwischen nicht mehr existierenden Mars-InSight-Lander der NASA entdeckt wurden, berichtete Science Advances am 28. Juni.
Die neuen Zahlen sind atemberaubend. Den Ergebnissen zufolge erfährt der Rote Planet zwischen 180 und 260 Einschläge pro Jahr, und diese Objekte können mindestens die Größe von Basketbällen haben und acht Meter (26 Fuß) tiefe Krater im Boden hinterlassen. Im Allgemeinen sind die Kollisionsraten je nach Größe des getroffenen Objekts zwei- bis zehnmal höher als vorhergesagt. Und einige der neuen Einschläge, die InSight entdeckte, waren groß: Beispielsweise berichtete eine Studie über zwei große Einschläge, die im Abstand von 97 Tagen auftraten und so stark waren, dass sie jeweils einen Krater von der Größe eines Fußballfeldes hinterließen.
„Wir haben erwartet, dass eine Auswirkung dieser Größenordnung vielleicht alle paar Jahrzehnte, vielleicht sogar einmal im Leben, eintreten würde, aber hier haben wir es mit zwei solchen Ereignissen zu tun, die etwas mehr als 90 Tage auseinander liegen“, sagte Ingrid Dauber von der Brown University, die eines davon leitete das Studium.
Dauber ist skeptisch, dass diese Einschläge reiner Zufall sind, und weist darauf hin, dass es wahrscheinlicher ist, dass die Häufigkeit von Einschlägen auf dem Mars im Allgemeinen einfach höher ist, als Planetenforscher angenommen haben.
Künstlerische Darstellung von InSight auf der Marsoberfläche, wobei das Seismometer vor dem Fahrzeug auf dem Boden montiert ist. NASA/JPL–Caltech
In beiden Studien wurde das seismometrische Instrument SEIS auf InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) verwendet, um Auswirkungen zu erkennen. InSight zeichnete seismische Daten während der vier Jahre auf, in denen SEIS auf der Marsoberfläche aktiv war (Dezember 2018 bis Dezember 2022). Es ist nicht einfach, die seismische Stoßwelle des Einschlags von allen anderen seismischen Bewegungen auf dem Roten Planeten zu isolieren. Deshalb verglich Dauberts Team die seismischen Daten mit Bildern von scheinbar neuen Kratern, die vom Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) der NASA aus der Umlaufbahn sichtbar waren, um die Erschütterungen zu verknüpfen zu echten Schlägen.
Mithilfe von MRO-Bildern identifizierte Daubers Team acht neue Einschlagskrater, die die von SEIS entdeckten „Marsbeben“ erzeugten. Sechs dieser Krater befanden sich im Bereich des Landeplatzes von InSight auf Elysium Planitia. Zwei größere Einschläge im Abstand von 97 Tagen verursachten weiter draußen Krater. Diese beiden Ereignisse sind die größten neuen Einschläge auf dem Mars in der Geschichte unserer robotischen Erkundung des Roten Planeten.
Die zweite von Natalia Wojcicka vom Imperial College London geleitete Studie legt nahe, dass es jedes Jahr zwischen 280 und 360 Einschläge in Basketballgröße gibt, basierend ausschließlich auf SEIS-Daten. Allerdings bestätigen sich die geschätzten Schlagraten in jedem Artikel, die unabhängig voneinander mit leicht unterschiedlichen Methoden berechnet wurden, gegenseitig und verleihen den Ergebnissen Glaubwürdigkeit.
Einige der neuen Einschlagskrater, die vom Mars Reconnaissance Orbiter entdeckt wurden, nachdem sie vom InSight-Seismometer aufgezeichnete Marsbeben verursacht hatten. NASA/JPL–Caltech/Universität von Arizona
Wissenschaftler müssen das Alter einer Oberfläche anhand der Anzahl der Krater berechnen, die die Oberfläche bedecken. Je mehr Krater, desto älter muss die Oberfläche sein. Ein klassisches Beispiel dafür können wir auf unserem Mond sehen. Das uralte Mondhochland, das etwa so alt ist wie der Mond selbst, ist mit Kratern übersät, während das Mondmeer, das aus vulkanischen Ebenen besteht und eine Milliarde Jahre jünger ist, weitaus weniger Krater aufweist.
Um Planetenoberflächen zu datieren, benötigen Wissenschaftler jedoch genaue Daten über Kollisionsraten, und neue Daten vom Mars deuten darauf hin, dass uns diese möglicherweise nicht vorliegen. Wenn die Einschlagsrate auf dem Mars höher ist als wir dachten, dann könnten einige Planetenoberflächen jünger sein als bisher angenommen, weil sie ihre Krater möglicherweise über einen kürzeren Zeitraum angesammelt haben.
„Indem wir seismische Daten verwenden, um besser zu verstehen, wie oft Meteoriten auf den Mars einschlagen und wie diese Einschläge seine Oberfläche verändern, können wir beginnen, eine Zeitleiste der geologischen Geschichte und Entwicklung des Roten Planeten zusammenzustellen“, sagte Wojcicka in einer Erklärung. „Man kann es sich als eine Art ‚kosmische Uhr‘ vorstellen, die uns dabei helfen wird, Marsoberflächen und vielleicht später auch andere Planeten im Sonnensystem zu datieren.“
Dauber geht noch weiter und argumentiert, dass die höhere Einschlagsrate nicht nur „Auswirkungen auf das Alter und die Entwicklung der Marsoberfläche hat“, sondern dass „wir einige der Modelle überdenken müssen, die die wissenschaftliche Gemeinschaft zur Schätzung des Alters verwendet.“ Planetenoberflächen im gesamten Sonnensystem.
Das schwache seismische Signal, das vom Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS)-Instrument des Landers erkannt wurde, wurde am 6. April 2024, dem 128. Marstag oder Sol des Landers, entdeckt. Dies ist die erste aufgezeichnete Erschütterung, die offenbar aus dem Inneren des Planeten kommt und nicht durch Kräfte über der Oberfläche, wie etwa Wind, verursacht wird. Wissenschaftler untersuchen die Daten noch immer, um die genaue Ursache des Signals zu ermitteln.
„InSights erste Messwerte setzen die Wissenschaft fort, die mit den Apollo-Missionen der NASA begann“, sagte Bruce Banerdt, InSights Hauptforscher am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena, Kalifornien. „Bisher haben wir Hintergrundgeräusche gesammelt, aber diese erste Veranstaltung eröffnet offiziell ein neues Feld: Mars-Seismologie!“
Das neue seismische Ereignis war zu schwach, um verlässliche Daten über das Innere des Mars zu liefern, was eines der Hauptziele von InSight ist. Die Marsoberfläche ist extrem ruhig, sodass SEIS, das speziell entwickelte Seismometer von InSight, schwache Knallsignale aufzeichnen kann. Im Gegensatz dazu wird die Erdoberfläche ständig durch den seismischen Lärm der Ozeane und des Wetters erschüttert.
„Das Mars-Ereignis Sol 128 ist aufregend, weil seine Größe und lange Dauer dem Profil von Mondbeben entsprechen, die während der Apollo-Missionen auf der Mondoberfläche gefunden wurden“, sagte Laurie Glaze, Direktorin der Abteilung für Planetologie im NASA-Hauptquartier.
Apollo-Astronauten der NASA setzten fünf Seismometer ein, die während ihrer Arbeit auf dem Mond von 1969 bis 1977 Tausende von Erdbeben aufzeichneten und so seismische Aktivitäten auf dem Mond aufdeckten. Verschiedene Materialien können die Geschwindigkeit seismischer Wellen verändern oder sie reflektieren, sodass Wissenschaftler diese Wellen nutzen können, um das Innere des Mondes zu untersuchen und seine Entstehung zu modellieren.
Das InSight-Seismometer, das der Lander am 19. Dezember 2018 auf der Planetenoberfläche platzierte, wird es Wissenschaftlern ermöglichen, ähnliche Daten auf dem Mars zu sammeln. Durch die Untersuchung des tiefen Inneren des Mars hoffen sie herauszufinden, wie andere Gesteinswelten, darunter die Erde und der Mond, entstanden sind.
Drei weitere seismische Signale traten am 14. März (Sol 105), 10. April (Sol 132) und 11. April (Sol 133) auf. Diese von den empfindlicheren SEIS Very Broad Band-Sensoren erfassten Signale waren noch schwächer als das Sol 128-Ereignis und hatten einen unklareren Ursprung. Das Team wird diese Ereignisse weiterhin untersuchen, um ihre Ursache zu ermitteln.
Unabhängig vom Grund ist das Sol 128-Signal ein wichtiger Meilenstein für das Team.
„Wir haben seit Monaten auf ein solches Signal gewartet“, sagte Philippe Lognonnet, Leiter des SEIS-Teams am Institute of Physics of the Globe in Paris (IPGP) in Frankreich. „Es ist so aufregend, endlich den Beweis zu haben, dass der Mars immer noch seismisch aktiv ist. Wir freuen uns darauf, detaillierte Ergebnisse mitzuteilen, sobald wir die Gelegenheit haben, sie zu analysieren.“
Das Seismometer von InSight auf der Marsoberfläche: Dieses Bild zeigt den kuppelförmigen Wind- und Hitzeschild von InSight, der das Seismometer bedeckt. Das Bild wurde am 110. Marstag oder Sol der Mission aufgenommen. Das Seismometer wird Seismic Experiment for Interior Structure oder SEIS genannt. NASA/JPL-Caltech
Die meisten Menschen kennen Erdbeben auf der Erde, die entlang von Verwerfungen auftreten, die durch die Bewegung tektonischer Platten entstehen. Mars und Mond haben keine tektonischen Platten, aber sie erleben dennoch Erdbeben – in ihrem Fall verursacht durch einen kontinuierlichen Prozess der Abkühlung und Kontraktion, der Stress erzeugt. Diese Spannung baut sich mit der Zeit auf, bis sie stark genug wird, um die Kruste zu durchbrechen und ein Erdbeben auszulösen.
Die Entdeckung dieser winzigen Erdbeben erforderte eine große technische Meisterleistung. Auf der Erde werden hochwertige Seismometer oft in unterirdischen Gewölben versiegelt, um sie vor Temperatur- und Wetterschwankungen zu isolieren. Das InSight-Instrument verfügt über mehrere ausgeklügelte Isolationsbarrieren, darunter eine von JPL entwickelte Abdeckung namens Wind and Thermal Shield, um vor den extremen Temperaturschwankungen und starken Winden des Planeten zu schützen.
SEIS übertraf die Empfindlichkeitserwartungen des Teams. Das Instrument wurde InSight von der französischen Raumfahrtagentur Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) zur Verfügung gestellt, und diese ersten seismischen Ereignisse wurden vom Marsquake Service InSight-Team unter der Leitung der Eidgenössischen Technischen Hochschule identifiziert.
„Wir freuen uns sehr über diesen ersten Erfolg und freuen uns darauf, in den kommenden Jahren viele ähnliche Messungen mit SEIS durchzuführen“, sagte Charles Jana, SEIS-Missionsbetriebsleiter bei CNES.
JPL verwaltet InSight für das Science Mission Directorate der NASA. InSight ist Teil des Discovery-Programms der NASA, das vom Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, verwaltet wird. Lockheed Martin Space in Denver hat das InSight-Raumschiff einschließlich seiner Transferstufe und Landeeinheit gebaut und unterstützt den Betrieb des Raumfahrzeugs für die Mission.
Eine Reihe europäischer Partner, darunter CNES und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), unterstützen die InSight-Mission. CNES stellte der NASA das SEIS-Instrument zur Verfügung und der Hauptforscher ist IPGP. IPGP leistete bedeutende Beiträge zu SEIS; Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Deutschland; Eidgenössische Technische Hochschule (ETH Zürich) in der Schweiz; Imperial College London und Oxford University im Vereinigten Königreich; und JPL. Das DLR stellte das Instrument „Heat Flow and Physical Properties Package“ (HP 3) zur Verfügung, mit wesentlichen Beiträgen des Weltraumforschungszentrums der Polnischen Akademie der Wissenschaften und der Astronika in Polen. Das spanische Centro de Astrobiología lieferte Temperatur- und Windsensoren.