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Im größten Mars-Canyon ist die Kruste noch immer in Bewegung
Die Valles Marineris auf dem Mars entstanden vor Milliarden Jahren, doch die gewaltige Schluchtenregion ist offenbar noch immer tektonisch aktiv. Eine neue Analyse eines Marsbebens deutet auf seitliches Gleiten entlang einer tiefen Verwerfung im westlichen Canyon hin. Damit können uralte Schwächezonen selbst auf einem Planeten ohne erdähnliche Plattentektonik noch nachgeben.
London (England). Der Mars besitzt keine weltweit gegeneinander wandernden Krustenplatten wie die Erde. Dennoch entstehen in seiner festen äußeren Hülle Spannungen, unter denen Gestein brechen und sich gegeneinander verschieben kann. Wie lange die uralten Störungssysteme des Roten Planeten solche Bewegungen ermöglichen, war bisher nur unzureichend geklärt.
Ein besonders auffälliges Relikt früherer Krustenverformungen sind die Valles Marineris. Dieses ausgedehnte Schluchtensystem erstreckt sich über fast 3.900 Kilometer, ist stellenweise 600 Kilometer breit und mehr als neun Kilometer tief. Bisherige Satellitenbilder lieferten Hinweise auf jüngere Veränderungen, konnten aber nicht eindeutig belegen, ob die dortigen Brüche gegenwärtig noch Marsbeben auslösen.
Forscher des Imperial College London um Jung-Hun Song haben nun die Aufzeichnungen eines Bebens untersucht, das die Marssonde InSight am 25. August 2021 registrierte. Das Ereignis mit der Kennung S0976a lag auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten, wahrscheinlich im westlichen Teil der Valles Marineris nahe Ius Chasma. Die Forscher wollten klären, ob ein tektonischer Bruch oder ein anderer Vorgang die Erschütterung ausgelöst hatte.
Für ihre Analyse wertete das Team unterschiedliche seismische Wellen aus, die von der Quelle durch den Mars bis zur Messstation gelaufen waren. Deren Ankunftszeiten, Schwingungsrichtungen und Amplituden erlaubten Rückschlüsse auf den Ablauf des Bebens. Als beste Erklärung erwies sich eine sogenannte Blattverschiebung, bei der zwei Gesteinsblöcke entlang einer nahezu senkrechten Bruchfläche seitlich aneinander vorbeigleiten.
Die Berechnungen verorten den Bruch wahrscheinlich in rund 20 bis 40 Kilometern Tiefe unter dem westlichen Canyon. Die bevorzugte Richtung des Bruches passt zudem zu Störungen, die sich auf den Aufnahmen der Marsoberfläche erkennen lassen. Es handelt sich somit nicht bloß um eine oberflächliche Bewegung an den steilen Canyonwänden, sondern wahrscheinlich um einen tief reichenden tektonischen Vorgang.
„Was das Ergebnis überzeugend macht, ist, dass mehrere völlig unterschiedliche Arten von Belegen in dieselbe Richtung weisen“, erklärt Jung-Hun Song.
Ein seismisches Signal muss auf dem Mars nicht zwangsläufig von einer Verwerfung stammen. Auch Meteoriteneinschläge oder große Hangrutsche können den Untergrund erschüttern. Deshalb verglichen die Wissenschaftler ihre Messungen mit Modellen solcher alternativen Ursachen und suchten auf späteren Satellitenbildern nach neuen Einschlagskratern oder ausgedehnten Abrutschungen.
Keines der untersuchten nichttektonischen Modelle konnte das aufgezeichnete Wellenmuster ähnlich gut reproduzieren. Zudem fanden die Forscher keine passende frische Einschlagstelle oder große neue Rutschung in der wahrscheinlichen Ursprungsregion. Zusammengenommen stützen diese Befunde die Deutung als Marsbeben an einer tiefen Verwerfung, auch wenn der genaue Bruchverlauf nicht direkt beobachtet wurde.
Die neuen Daten deuten darauf hin, dass die bei der frühen Entstehung der Valles Marineris angelegten Schwächezonen über Milliarden Jahre hinweg anfällig geblieben sind. Als mögliche Antriebe kommen die allmähliche Abkühlung und Schrumpfung des Planeten, die Belastung der Kruste durch die benachbarte Vulkanregion Tharsis und lokale Entlastung durch Abtragung infrage. Welche dieser Kräfte im untersuchten Gebiet wie stark wirkt, lässt sich noch nicht eindeutig bestimmen.