Robert Klatt
Der Marsrover Curiosity entdeckte in Bodenproben monoklines Tridymit, das es auf dem Roten Planeten eigentlich nicht geben dürfte. Nun wurde der Ursprung des Minerals geklärt.
Houston (U.S.A.). Am 30. Juli 2015 entdeckte der Marsrover Curiosity in Proben aus dem Sediment eines urzeitliche Marsgewässers ein graues Pulver. Laut einer chemischen Analyse bestand dies zu einem Großteil (74 %) aus Siliziumdioxid, was für die überwiegend basaltische Kruste des Planeten ungewöhnlich war. Zudem fand die Analyse in der Bodenprobe monoklines Tridymit (16 %), das es auf dem Mars eigentlich gar nicht geben dürfte.
„Die Entdeckung von Tridymit im Sediment des Gale-Kraters ist einer der überraschendsten Funde, die der Curiosity-Rover in seiner zehnjährigen Mars-Erkundung gemacht hat“, erklärt Kirsten Siebach von der Rive University. Tridymit bildet sich, wenn Silikate stark erhitzt und dann sehr schnell abgekühlt werden. Auf der Erde ist diese Hochtemperatur-Modifikation des Quarzes sehr selten. Bisher wurde sie lediglich an zwei japanischen Vulkanen und an einem Ort auf Grönland entdeckt.
Wie das monokline Tridymit im Gale-Krater auf dem Mars entstanden ist, stellte die Wissenschaft lange vor ein Rätsel. „Typischerweise entsteht Tridymit aus felsischem Magma, das auf dem Mars selten vorkommt. Es gibt zwar reichliche Zeugnisse für basaltische Eruptionen auf dem Mars, aber dies ist eine andere Chemie“, erklärt Valrerie Payré von der Northern Arizona University. Hinweise auf siliziumreiches Magma gab es laut der Publikation in den Earth and Planetary Science Letters jedoch nicht.
„Wir haben dieses Mineral am Grund eines urzeitlichen Sees gefunden“, fügt Siebach hinzu. Das seltene Mineral stammt also aus einem Gestein, das nicht magmatischer Herkunft ist, sondern sich aus alten Sedimenten gebildet hat.
Um das Rätsel um das monokline Tridymit zu lösen, analysierten die Forscher alle Entstehungsszenarien erneut. Die Ergebnisse glichen sie mit Daten aus dem Gale-Krater des Mars ab. Sie konnten so ermitteln, dass das monokline Tridymit sehr wahrscheinlich in einem weit entfernten Vulkan entstanden ist, dessen Magma länger als normal in der Magmakammer verblieb und dabei wieder abkühlte.
Teilweise schon auskristallisierte Bestandteile sanken dadurch ab und leichtere, silikatreiche Magmaanteile stiegen an die Oberfläche auf. Als der Vulkan dann ausbrach, wurde vor allem der silikatreiche Teil der Gesteinsschmelze, der auch das monokline Tridymit enthielt, in die Umgebung ausgeschleudert.
„Basierend auf den Beobachtungen aus dem Gale-Krater muss es im Hesperian-Zeitalter vor 3,5 bis 3 Milliarden Jahren mindestens einen Fall von explosivem, silikatischem Vulkanismus auf dem Mars gegeben haben“, erklärt Payré. Die Asche dieser Eruption wurde durch den Wind dann bis in den Gale-Krater befördert, wo sie sich über die Gewässer auf dem Boden anreicherte.
„Weil wir dieses Mineral nur in dieser einen Schicht und in hoher Konzentration gefunden haben, muss der Vulkan etwa in der Zeit ausgebrochen sein, als auch der See existierte. Zudem deuten die Analysen darauf hin, dass die Asche chemisch verwittert und von Wasser sortiert worden ist“, erklärt Siebach. Auch diese Beobachtungen sprechen dafür, dass das monokline Tridymit aus Vulkanasche stammt.
Die Ergebnisse der Studie zeigen laut den Autoren, dass der Vulkanismus auf dem Mars komplexer war, als bisher angenommen wurde. „Laufende und zukünftige Missionen sollten nach weiteren Belegen für einen geologisch entwickelten Vulkanismus und seine Dauer suchen. Mars ist nicht keine rein basaltische Welt“, konstatieren die Autoren.
Earth and Planetary Science Letters, doi: 10.1016/j.epsl.2022.117694
