Gräben, verzweigte Täler, Lavaflüsse und der höchste Berg im Universum – seit 20 Jahren liefert die Raumsonde Mars Express einzigartige Bilder vom Roten Planeten. Ihre Aufnahmen und Messdaten haben unser Bild des Mars entscheidend geprägt und einiges an Überraschungen aufgedeckt.
Junge Feuerberge, Lavaströme…
Eines der Highlights der Mission betrifft den Vulkanismus des Mars. Auffälligstes Zeugnis dafür sind die gigantischen Schildvulkane in der Tharsis-Region des Roten Planeten. Der größte von ihnen ist der 24 Kilometer hohe Olympus Mons – er ist der größte Vulkan im gesamten Sonnensystem. Der Fuß dieses riesigen Feuerbergs hat einen Durchmesser von knapp 600 Kilometern – er nimmt damit beinahe so viel Fläche ein wie ganz Deutschland. Gängiger Annahme nach entstanden die Tharsis-Vulkane vor rund 3,7 Milliarden Jahren in der Hesperianischen Periode des Mars und waren dann bis vor rund 100 Millionen Jahren aktiv.
Doch Aufnahmen und Radardaten des Mars Express haben Lavaströme aufgespürt, die noch vor rund zwei Millionen Jahren die Vulkanhänge hinabgeflossen sein könnten. Der Mars könnte demnach weit länger vulkanisch aktiv gewesen sein als lange angenommen. Bestätigt wurde dies erst kürzlich durch seismische Messungen der NASA-Sonde Mars InSight, nach der es unter der Region Cerberus Fossae sogar heute noch Magmabewegungen im Untergrund geben könnte.
Einige Planetenforscher vermuten sogar, dass die enormen Lavamassen der marsianischen Feuerberge nicht nur die Vulkane selbst auftürmten, sondern auch für einige der großen Schluchten des Roten Planeten verantwortlich sind. Demnach könnte die glühende Gesteinsschmelze zunächst in Tunneln bergab geströmt sein, deren Decken dann später einbrachen und tiefe Canyons bildeten wie im Schluchtengebiets von Labyrinthus Noctis zu sehen. Sogar noch intakte Lavahöhlen mit sogenannten Skylights in ihren Decken könnte es auf dem Mars geben. Sie gelten als mögliche Standorte für eine Marsbasis.
…und uralte Supervulkane
Mars Express verdanken wir aber noch eine weitere vulkanische Entdeckung: Im Jahr 2013 stießen Forscher bei der Auswertung von Daten mehrerer Marssonden auf eine auffällige Ansammlung von bis zu 100 Kilometer großen, unregelmäßig geformten Kratern im Hochland der Region Arabia Terra. Nähere Analysen enthüllten dort einige Strukturen, wie sie typischerweise bei irdischen Lavaseen und Calderen auftreten. „Zusammengenommen bilden diese Strukturen eine ganz neue Klasse von Mars-Vulkanen – urzeitliche Supervulkane, die zusammen gigantische Mengen von Lava und pyroklastischem Material auswarfen“, konstatieren Joseph Michalski vom Natural History Museum in London und Jacob Bleacher von der NASA.
Ihrer Einschätzung nach waren diese marsianischen Supervulkane zuletzt vor rund 3,5 Milliarden Jahren aktiv und könnten die Arabia-Terra-Region entscheidend geprägt haben. Im Jahr 2021 bestätigte sich dies, als NASA-Planetenforscher in der Region Arabia Terra hunderte Meter dicke Schichten aus urzeitlicher Vulkanasche identifizierten. Dicke und Verteilung der Ascheschichten legen nahe, dass die marsianischen Supervulkane zwischen 7,5 und 15 Millionen Kubikkilometer Asche, Lava und anderes Vulkanmaterial ausgeschleudert haben.
Himmlisches Leuchten
Eine andere „feurige“ Entdeckung machte Mars Express schon bald nach seiner Ankunft am Mars in der Atmosphäre hoch über dem Planeten: 2004 wiesen Wissenschaftler mithilfe des Ultraviolett- und Infrarot-Spektrometers (SPICA) der Raumsonde erstmals Polarlichter auf dem Roten Planeten nach. Das Überraschende daran: Anders als die Erde besitzt der Mars kein globales Magnetfeld mehr. Stattdessen gibt es nur lokale Magnetfelder, die pilzförmig aus dem Untergrund in die Höhe ragen.
Doch wie entstehen die Mars-Auroren? Anders als bei den irdischen Polarlichtern entsteht das Leuchten nicht durch die Interaktion eines Magnetfelds mit dem Sonnenwind. Deshalb sind die Polarlichter auch nicht auf die Polargebiete des Planeten begrenzt. Stattdessen entsteht das größtenteils im ultravioletten Bereich messbare Leuchten, wenn Protonen des Sonnenwinds auf die Mars-Ionosphäre treffen und dort mit Elektronen zu angeregtem Wasserstoff reagieren. Wenn dieser dann seine Energie in Form von UV-Photonen wieder abgibt, entsteht das Leuchten.
