Wissen Rätsel um Kern des Mars gelöst

Das Innere des Mars baut sich anders auf als bisher gedacht. Der Kern aus flüssigem Eisen ist Schweizer Wissenschaftlern zufolge kleiner als bisher angenommen.

Die Analyse seismischer Daten, die von der InSight-Mission der Nasa aufgezeichnet wurden, zeigt, dass der flüssige Eisenkern des Mars von einer 150 Kilometer dicken, geschmolzenen Silikatschicht umgeben ist. „Der Kern ist folglich kleiner und auch dichter“, das berichten die Forscherinnen und Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH).

Vier Jahre lang registrierte die Nasa-Sonde mit ihrem Seismometer auf dem Mars Beben. ETH-Forscher bearbeiteten die zur Erde übermittelten Daten, um die innere Struktur des Planeten zu bestimmen. „Obwohl die Mission bereits im Dezember 2022 beendet wurde, haben wir jetzt etwas sehr Interessantes entdeckt“, sagt Amir Khan von der Erdwissenschaften-Abteilung der ETH Zürich.

Die Analyse der Marsbeben kombiniert mit Computersimulationen zeigte ein neues Bild des Inneren des Planeten. Zwischen dem Marskern aus einer flüssigen Eisenlegierung und dem Mantel aus festem Silikatgestein befinde sich eine rund 150 Kilometer dicke Schicht aus flüssigen Silikaten, erläutert Khan. „Eine solche, völlig geschmolzene Silikatschicht sehen wir auf der Erde nicht“, sagt er.

Beben auf anderer Marshälfte liefern bessere Daten

Diese Erkenntnis, die jetzt in der Wissenschaftszeitschrift Nature veröffentlicht wurde, liefere auch neue Werte für die Größe und Zusammensetzung des Marskerns und löse damit ein Rätsel, das sich die Fachwelt bisher nicht habe erklären können. Zu ähnlichen Ergebnissen kommt auch eine Studie unter der Leitung des Institut de Physique de Globe de Paris.

Die ersten beobachteten Marsbeben ließen darauf schließen, dass die mittlere Dichte des Marskerns bedeutend kleiner sein musste als diejenige von reinem, flüssigen Eisen. Der Erdkern besteht zu rund 90 Gewichtsprozenten aus Eisen. Leichte Elemente wie Schwefel, Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff machen ungefähr zehn Gewichtsprozente aus. Im Marskern hatten die leichten Elemente gemäß der ersten Analysen einen Anteil von 20 Gewichtsprozenten.

Die ersten Berechnungen stützten sich dem Team zufolge auf Beben, die ziemlich nahe bei der InSight-Sonde stattgefunden hatten. Im August und September 2021 registrierte das Seismometer jedoch zwei Beben, die sich auf der anderen Seite des Mars ereigneten. Eines davon stammte von einem Meteoriteneinschlag. „Diese Beben produzierten seismische Wellen, die durch den Kern liefen. Damit konnten wir den Kern durchleuchten“, erklärt Cecilia Duran (ETH-Erdwissenschaften). Bei den früheren Beben hingegen wurden die Wellen an der Kerngrenze reflektiert und lieferten keine Informationen über den inneren Bereich des Roten Planeten. Die Forscher konnten nun neue Profile der Dichte und der Geschwindigkeit der Bebenwellen im Kern erstellen, die bis in eine Tiefe von rund 1000 Kilometer hineinreichen.

Aufgrund der neuen Berechnungen beträgt der Radius des Marskerns nun statt 1800 bis 1850 Kilometer noch 1650 bis 1700 Kilometer und macht damit ungefähr 50 Prozent des Radius vom Mars aus. idw