Siren Fossae auf dem Mars (NASA) Ein kleiner Felsbrocken, der einst abgebrochen ist Mars und seinen Weg zur Erde gefunden hat, könnte Hinweise enthalten, die überraschende Details über die Entstehung des Roten Planeten enthüllen.
Eine neue Analyse des Chassigny-Meteoriten, der 1815 auf die Erde fiel, legt nahe, dass die Art und Weise, wie der Mars seine flüchtigen Gase – wie bestimmte kohlenstoffbasierte Moleküle, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Edelgase – erhielt, unseren aktuellen Modellen über die Entstehung von Planeten widerspricht bilden.
Aktuellen Modellen zufolge entstehen Planeten aus übriggebliebenem Sternenmaterial. Sterne entstehen aus einer Nebelwolke aus Staub und Gas, wenn ein dichter Materialklumpen unter der Schwerkraft zusammenbricht. Beim Drehen spult es mehr Material aus der Wolke um sich herum auf, um zu wachsen.
Dieses Material bildet eine Scheibe und wirbelt um den neuen Stern. Innerhalb dieser Scheibe verklumpen Staub und Gas in einem Prozess, der einen Babyplaneten entstehen lässt. Wir haben gesehen, wie sich andere kleine Planetensysteme auf diese Weise gebildet haben, und Beweise in unserem eigenen Sonnensystem deuten darauf hin, dass es vor etwa 4,6 Milliarden Jahren auf die gleiche Weise entstanden ist.
Es war jedoch schwierig herauszufinden, wie und wann bestimmte Elemente in die Planeten eingebaut wurden.
Aktuellen Modellen zufolge werden flüchtige Gase von einem geschmolzenen Planeten aufgenommen, der aus dem Sonnennebel entsteht. Da der Planet zu diesem Zeitpunkt so heiß und matschig ist, werden diese flüchtigen Stoffe in den globalen Magma-Ozean, der den Planeten bildet, geschlürft, bevor sie später beim Abkühlen des Mantels teilweise in die Atmosphäre ausgegast werden.
Später werden weitere flüchtige Stoffe durch Meteoritenbeschuss abgegeben – flüchtige Stoffe, die in kohlenstoffhaltigen Meteoriten (Chondriten) gebunden sind, werden freigesetzt, wenn diese Meteoriten beim Einschlag auf den Planeten auseinanderbrechen.
Das Innere eines Planeten sollte also die Zusammensetzung des Sonnennebels widerspiegeln, während seine Atmosphäre hauptsächlich den flüchtigen Beitrag von Meteoriten widerspiegeln sollte.
Wir können den Unterschied zwischen diesen beiden Quellen erkennen, indem wir uns die Isotopenverhältnisse von Edelgasen, insbesondere Krypton, ansehen.
Und da sich der Mars in etwa 4 Millionen Jahren relativ schnell bildete und verfestigte, verglichen mit bis zu 100 Millionen Jahren auf der Erde, ist dies ein guter Rekord für diese sehr frühen Stadien des Planetenentstehungsprozesses.
„Wir können die Geschichte der volatilen Lieferungen in den ersten paar Millionen Jahren des Sonnensystems rekonstruieren.“ sagte die Geochemikerin Sandrine Péron , früher von der University of California Davis, jetzt an der ETH Zürich.
Das geht natürlich nur, wenn wir auf die benötigten Informationen zugreifen können – und hier ist der Chassigny-Meteorit ein Geschenk des Weltraums.
Seine Edelgaszusammensetzung unterscheidet sich von der Marsatmosphäre , was darauf hindeutet, dass sich der Gesteinsbrocken vom Mantel löste (und in den Weltraum geschleudert wurde, was seine Ankunft auf der Erde beschleunigte) und repräsentativ für das Innere des Planeten und damit für den Sonnennebel ist.
Die Messung von Krypton ist jedoch ziemlich schwierig, sodass die genauen Isotopenverhältnisse nicht gemessen werden konnten. Péron und ihr Kollege, der Geochemiker Sujoy Mukhopadhyay von der UC Davis, verwendeten jedoch eine neue Technik im UC Davis Noble Gas Laboratory, um eine neue, präzise Messung von Krypton im Chassigny-Meteoriten durchzuführen.
Und hier wurde es wirklich seltsam. Die Krypton-Isotopenverhältnisse im Meteoriten ähneln eher denen von Chondriten. Bemerkenswert näher.
„Die Zusammensetzung des Marsinneren für Krypton ist nahezu rein chondritisch, aber die Atmosphäre ist solar“, Sagte Peron . „Es ist sehr deutlich.“
Dies deutet darauf hin, dass Meteoriten viel früher flüchtige Stoffe zum Mars transportierten, als Wissenschaftler bisher angenommen hatten, bevor der Sonnennebel durch Sonnenstrahlung zerstreut worden war.
Die Reihenfolge der Ereignisse wäre daher, dass der Mars eine Atmosphäre aus dem Sonnennebel erhielt, nachdem sein globaler Magma-Ozean abgekühlt war; Andernfalls wären die chondritischen Gase und die Nebelgase viel stärker gemischt als das, was das Team beobachtete.
Dies stellt jedoch ein weiteres Rätsel dar. Als die Sonnenstrahlung schließlich die Überreste des Nebels wegbrannte, hätte sie auch die Nebelatmosphäre des Mars wegbrennen müssen. Das bedeutet, dass das später vorhandene atmosphärische Krypton irgendwo erhalten geblieben sein muss; vielleicht, so schlug das Team vor, in polaren Eiskappen.
„Das würde jedoch voraussetzen, dass der Mars unmittelbar nach seiner Akkretion kalt gewesen wäre.“ sagte Mukhopadhyay .
„Obwohl unsere Studie eindeutig auf die chondritischen Gase im Marsinneren hinweist, wirft sie auch einige interessante Fragen zum Ursprung und zur Zusammensetzung der frühen Marsatmosphäre auf.“
Die Forschung des Teams wurde in veröffentlicht Wissenschaft .