Poröses Marsgestein

Das Gestein im Inneren der Kraters Gale auf dem Mars ist überraschend porös. Das zeigen Messungen des Schwerefelds, die ein Forscherteam mithilfe des Navigationssystems an Bord des Rovers Curiosity durchgeführt hat. Bis in eine Tiefe von etwa 300 Metern besteht der Untergrund demnach zu rund vierzig Prozent aus Hohlräumen, was typisch für Sedimente ist. Der Analyse zufolge wurde der Krater nicht – wie vielfach angenommen – über einen langen Zeitraum verschüttet und durch Erosion freigelegt, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“.

„Mithilfe der Gravimetrie, also der präzisen Messung des Gravitationsfelds, können wir Informationen über die innere Struktur von Himmelskörpern gewinnen“, erläutert Kevin Lewis von der Johns Hopkins University in den USA. Zumeist vermessen Forscher dazu die Umlaufbahn von Raumsonden sehr genau und schließen aus Änderungen des Gravitationsfelds auf die Massenverteilung im Inneren des Himmelskörpers. Aber auch empfindliche Sensoren auf der Oberfläche eines Planeten können Informationen über Verdichtungen oder Hohlräume liefern.

Gravimetrie durch Curiosity

Der Rover Curiosity ist zwar nicht mit einem Gravimeter ausgestattet. Doch Lewis und seine Kollegen nutzten ein trickreiches Analyseverfahren, um aus den Daten des Navigationssystems gravimetrische Informationen zu gewinnen. Das System besteht aus einer Reihe von Gyroskopen und mikroelektronischen Beschleunigungsmessern, die Bewegung, Orientierung und Position des Rovers bestimmen. Dem Team gelang es, aus diesen Daten auch Informationen über die Schwerebeschleunigung entlang der Route des Marsfahrzeugs zu extrahieren.

Curiosity landete 2012 im Inneren des Kraters Gale. Im Zentrum des Kraters befindet sich ein mit fünf Kilometern ungewöhnlich hoher Berg, dessen Entstehung bislang umstritten ist. Viele Wissenschaftler vertreten die These, es handele sich bei dieser Erhebung um Überreste von Ablagerungen, die einst den gesamten Krater bedeckten. Seit der Landung legte Curiosity insgesamt 18 Kilometer zurück und erklomm dabei auch eine Höhe von 350 Metern auf dem Abhang des Mount Sharps, so der Name des Zentralbergs.

Die Analyse von Lewis und seinen Kollegen zeigt nun, dass das Material des Berghangs eine Dichte von 1680 Kilogramm pro Kubikmeter besitzt – ein unerwartet geringer Wert. Die daraus abgeleitete Porosität von rund vierzig Prozent spricht dagegen, dass diese Sedimente längere Zeit unter kilometerdicken Ablagerungen gelegen haben. Denn dann hätte der Druck der darüberliegenden Schichten die Sedimente stark verdichtet. Mount Sharp müsse demnach als frei stehender Zentralberg entstanden sein, folgern die Forscher.