Planetares Innenleben

Eigentlich sind sie alle aus dem gleichen Stoff gemacht: Ob Mars, Venus, Merkur oder Erde – die terrestrischen Planeten des Sonnensystems entstanden alle in der scheibenförmigen Wolke aus Gasen und Staub, die vor gut 4,5 Milliarden Jahren die junge Sonne umgab. Aus anfangs noch kleinen Brocken wuchsen sie zu immer größeren Himmelskörpern heran, entwickelten sich zu Protoplaneten und schließlich zu Planeten.

Aus kleinen Materialklumpen bildeten sich Protoplaneten, die beim Abkühlen im Inneren Schichten bildeten. © NASA/JPL-Caltech

Vom Glutball zu den Schichten

Aufgeheizt von der Energie der Anfangszeit und den radioaktiven Zerfallsprozessen in ihrem Inneren waren die jungen Planeten zunächst glutflüssig. Dichteunterschiede und die allmähliche Abkühlung führten dann dazu, dass schwere Elemente in den Kern der Planeten absanken, leichtere Elemente bildeten dagegen Mineralien, die allmählich an der Oberfläche auskristallisierten. Durch diesen Prozess der Differenzierung bildete sich die typische Struktur der terrestrischen Planeten in unserem Sonnensystem: Ein eisenreicher Kern ist von einem silikathaltigen Gesteinsmantel und einer festen Gesteinskruste umgeben. So weit die Theorie.

Doch wie genau diese Differenzierung ablief und ob es zwischen der Erde und den anderen terrestrischen Planeten womöglich Unterschiede gab, ist bisher alles andere als geklärt. „Für die Schritte, durch die verschiedenen Minerale entstanden und sich die Schichten bildeten, gibt es mehrere Modelle“, erklären NASA-Forscher. „Und jedes dieser Modelle passt auch recht gut zu den Daten, die wir aus der Erforschung der Erde haben.“ Aber welches davon zutrifft und die Differenzierung auch der restlichen Planeten erklären kann, ist strittig.

Artist's Concepts: Earth - Mars – Moon Terrestrische Himmelskörper wie Erde, Mars und Mond haben ähnliche Ursprünge, doch sie entwickelten sich unterschiedlich. © NASA/JPL-Caltech

Unterschiedliche Entwicklung

Hinzu kommt: Trotz ihres gemeinsamen Ursprungs haben Mars, Venus und Erde eine jeweils andere Entwicklung durchlebt. Sie unterscheiden sich heute nicht nur in ihrem Klima und Äußeren, auch ihre geologische und geochemische Zusammensetzung ist verschieden. „Keiner dieser Planeten hat heute noch die Mineralzusammensetzung seiner Ausgangskomponenten“, erklärt Bruce Banerdt vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA. „Der Ball strukturlosen Gesteins verwandelte sich in den vielseitigen und faszinierenden Planeten Mars – fast wie eine Raupe in einen Schmetterling.“

Wie dies vonstattenging und worin sich die marsianische Entwicklung von der Erde unterscheidet, ist jedoch ebenfalls noch unklar. Planetenforscher gehen davon aus, dass die leicht unterschiedliche Größe der Planeten eine wichtige Rolle spielt: Weil der Mars weniger als halb so groß ist wie die Erde, herrscht in seinem Inneren ein deutlich geringerer Druck – und möglicherweise auch eine niedrigere Temperatur. Dadurch konnten bestimmte erdtypische Minerale auf dem Mars vermutlich gar nicht erst entstehen.

Ein Planet ohne Tektonik?

Und noch ein Faktor kommt hinzu: die Plattentektonik. Hier auf der Erde sorgt die Kontinentaldrift dafür, dass die Erdkruste und Teile des Mantels ständig erneuert werden. Das Gestein wird an den Plattengrenzen in die Tiefe gedrückt und eingeschmolzen, an anderen Stellen bildet aufsteigendes Magma neue Kruste. Dadurch gibt es kaum einen Ort auf der Erdoberfläche, an dem ursprüngliche Kruste erhalten geblieben ist. Und die Konvektionsströme im Erdmantel haben das Gesteinsmaterial so durchmischt, dass auch deren anfängliche Struktur längst verloren ist.

Terrestrische Himmelskörper wie Erde, Mars und Mond haben ähnliche Ursprünge, doch sie entwickelten sich unterschiedlich. © NASA/JPL-Caltech

Nicht so auf dem Mars: Zwar ist noch strittig, ob der Rote Planet nicht doch zumindest zeitweise eine Plattentektonik besaß. Die Mehrheit der Planetenforscher geht aber davon aus, dass unser Nachbarplanet eine eher unbewegliche Kruste besitzt, die aus nur einer zusammenhängenden Platte besteht. Der Marsmantel könnte daher noch eine ursprüngliche, weitgehend undurchmischte Struktur besitzen – so die Hoffnung der Wissenschaftler. „Das Fehlen der Plattentektonik in den vergangenen vier Milliarden Jahren erlaubt uns einen Blick zurück“, erläutert Ulrich Christensen vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

Der Mars könnte daher nicht nur wertvolle Informationen über sein Inneres und seine Entwicklung liefern – er gibt auch Einblick in die Geschichte unseres eigenen und vieler anderer erdähnlicher Planeten. Die nun startende NASA-Raumsonde Mars InSight soll uns genau diesen Einblick verschaffen.

Nadja Podbregar
Stand: 04.05.2018