Leben

Der Mars bebt jeden Tag – neue erste Erkenntnisse über die Beschaffenheit

Die ETH Zürich misst auf dem Roten Planeten die Marsbeben.

Die ETH Zürich misst auf dem Roten Planeten die Marsbeben.

Der Mensch will auf den Mars. Für dessen Eroberung hat die ETH Zürich ein Seismometer auf dem Roten Planeten installiert. Nun werden die ersten Erkenntnisse über die Beschaffenheit des Marsinnern bekannt.

«Irgendwann wird ein Mensch einen Fuss auf den Mars setzen,» davon ist Professor Domenico Giardini von der ETH Zürich überzeugt. Noch ist es bei Weitem nicht soweit, aber die Vorarbeiten laufen. Denn soll der Mars einmal tatsächlich unser alternativer Wohn-Planet werden, sollten wir zuerst wissen, welche Bedingungen uns auf dem Mars erwarten. Dafür hat die Nasa am 26. November 2018 mit der Landung der InSight-Mission das ETH-Seismometer «SEIS» auf den roten Planeten gesetzt. Fünfzehn Monate später werden jetzt die ersten Ergebnisse der Bebenmessungen veröffentlicht.

Die ETH hat nicht nur die Steuerelektronik für das Mars-Seismometer entwickelt. Sie überwacht zusammen mit dem Schweizerischen Erdbebendienst in Zürich täglich die seismischen Bewegungen auf dem Mars. Die Marsbeben durchziehen den Planeten wie Röntgenstrahlen. Die seismischen Wellen durchdringen das Innere des Mars und machen seine innere Beschaffenheit erstmals sichtbar. Das ist möglich, weil die Komponenten des Seismografen die Bodenbewegungen in drei Raumrichtungen aufzeichnen und so verraten, woher die Wellen kommen. Über die verschiedenen Geschwindigkeiten der Wellen können die ETH-Forscher feststellen, wie der Untergrund des Mars gestaltet ist. Wo zum Beispiel sich sein Inneres von fest zu flüssig ändert.

Neben dem ETH-Seismometer ist nach der Landung der Mission zudem ein zweites Instrument auf dem Marsboden platziert worden. Eine Wärmeflusssonde, die fünf Meter tief in den Marsboden gehämmert worden ist, um erstmals zu messen, wie heiss es im Marsinnern ist. Weiter geben verschiedene Sensoren auf der Marssonde über Temperaturen, Magnetfelder oder Luftdruck Auskunft.

Ein Marsbeben pro Tag

Inzwischen haben die ETH-Seismologen 450 Marsbeben beobachtet, etwa eines pro Tag. Analysiert wurden davon die ersten 174 Marsbeben bis Ende September, die unseren irdischen Beben sehr ähneln. Etwa ein Sechstel aller Marsbeben liegt bei einer Stärke zwischen Magnitude 3 und 4. Auf der Erde wären solche Beben spürbar, aber ohne Schäden. Die Wellen der Marsbeben breiten sich durch den Marsmantel aus. Im Gegensatz zu den anderen 150 analysierten Ereignissen, die kleiner waren und in der Kruste des Marses gefangen bleiben. «Marsbeben weisen ähnliche Eigenschaften auf, wie sie bereits während der Apollo-Ära auf dem Mond beobachtet wurden. Sie dauern lange, etwa 10 bis 20 Minuten, da ihre Wellen aufgrund von Eigenheiten der Marskruste stark streuen», sagt Professor Giardini.

Staubteufel ziehen vorbei

SEIS erfasst nicht nur die Beben, sondern mass zum einen auch die Ausschläge durch das Hämmern bei der Installation der Wärmeflusssonde im Marsboden und misst zum anderen vorbeiziehende Wirbelwinde, die Staubteufel. Die Forscher haben so herausgefunden, dass die Sonde mit dem ETH-Seismometer auf einer dünnen, sandigen Schicht von wenigen Metern Tiefe gelandet ist. Und zwar inmitten eines zwanzig Meter grossen Einschlagskraters. Es zeigt sich, dass in grösserer Tiefe die Marskruste Eigenschaften aufweist, die mit den kristallinen Grundgebirgen der Erde vergleichbar sind. Die Marskruste scheint aber stärker zerklüftet zu sein. Der obere Mantel des Planeten scheint die Beben stärker zu dämpfen als der tiefer gelegene Mantel.

Da bisher in der Nähe der Messstation keine Marsbeben aufgezeichnet wurden, gehen die Forscher davon, dass die Sonde in einer seismisch eher ruhigen Region des Mars gelandet ist. Giardini hätte das gerne anders gehabt, aber trotzdem seien seismische Aussagen zum ganzen Planeten möglich.

Beben liegen zwischen jenen auf Mond und Erde

Die drei grössten Marsbeben ereigneten sich in 1500 Kilometer Entfernung. Die ersten Ergebnisse lassen die Forscher vermuten, dass die seismische Aktivität auf dem Mars nicht nur eine Folge der Abkühlung und damit des Schrumpfens des Planeten ist, sondern auch durch tektonische Spannungen in der Marskruste verursacht wird. Die gesamte auf dem Mars freigesetzte Energie liegt gemäss der ETH zwischen derjenigen der Erde und derjenigen des Mondes.

Grosse Temperaturunterschiede

Freude macht den ETH-Forschern die Leistungsfähigkeit des SEIS. Immerhin muss das Instrument Temperaturen zwischen 80 und 0 Grad Celsius aushalten wie auch starke Winde. Gemessen wird deshalb bei Sonnenuntergang, wenn sich die Sturmwinde legen. Diese erstaunliche Ruhe in den Abendstunden hat Giardini am meisten erstaunt. Auch dass es möglich ist, von einem einzigen Standort aus, zu sagen, wie stark der ganze Planet in Bewegung ist.

Der ETH-Professor erwartet in den nächsten Monaten weitere wichtige Erkenntnisse. Insbesondere vertiefte Aussagen zur inneren Struktur der Kruste und des Mantels und die ersten Versuche, die über den Marskern Informationen liefern werden. Dafür braucht es spezielle Marsbeben, die nur ein bis zwei Mal pro Monat auftreten, aber die aufschlussreichsten Daten liefern.

Autor

Bruno Knellwolf

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