Supervulkane auf dem Mars entdeckt

Der Mars ist für seine gigantischen Feuerberge bekannt. Sie galten bisher als typische und einzige Vulkanform des Planeten. Doch jetzt haben Forscher dort einen weiteren, ganz neuen Vulkantyp entdeckt: im Untergrund verborgene Supervulkane. Vor rund 3,5 Milliarden Jahren könnten sie bei jeder Eruption tausende Kubikkilometer Magma gespien haben. Dieser Fund könnte unsere gesamte Vorstellung des Vulkanismus auf dem Mars verändern, konstatieren die Wissenschaftler im Fachmagazin „Nature“.

Supervulkane sind eine Klasse für sich: Die meisten von ihnen ähneln in keinster Weise den normalen, schild- oder kegelförmigen Feuerbergen. Stattdessen verbergen sie sich unter der Erde. Dort speist aufsteigendes Magma aus dem Erdmantel eine besonders große Magmenkammer, in der sich neben Magma auch vulkanische Gase sammeln. Ist eine kritische Menge erreicht, bricht der Supervulkan aus. Dabei schleudert er mehr als 1.000 Kubikkilometer Lava, Asche und Gesteinsbrocken mit Überschallgeschwindigkeit in die Höhe. Die Wucht der Eruption lässt die Kruste über der Magmenkammer einbrechen und hinterlässt daher meist keinen Berg, sondern einen ausgedehnten Krater. Ein solcher aktiver Supervulkan liegt beispielsweise unter dem Yellowstone-Nationalpark in den USA.

Es muss noch andere geben…

Auf unserem Nachbarplaneten Mars war bisher aber nur ein Typ von Vulkanen bekannt: gewaltige Schildvulkane wie der hochaufragende Olympus Mons. „Aber diese Feuerberge sind relativ jung und wir haben uns immer gefragt, wo die alten, urzeitlichen Vulkane liegen“, erklärt Joseph Michalski vom Natural History Museum in London. Denn vor allem in der Nähe des Mars-Äquators existieren dicke, aus feinkörnigem Material bestehende Schichten, die vulkanischen Ablagerungen ähneln. Doch ihre Quelle blieb rätselhaft.

„Es muss noch unentdeckte Vulkanregionen auf dem Mars geben“, vermuteten Michalski und sein Kollege Jacob Bleacher von der NASA. Daher machten sie sich auf die Suche. Für ihre Studie werteten die Forscher Daten verschiedener Marssonden aus, darunter des Mars Express, des Mars Reconnaissance Orbiter und Mars Global Surveyor. Diese erlaubten nicht nur die genaue Analyse des Höhenprofils und Struktur verschiedener Marsregionen, sondern gaben auch Aufschluss über die chemische Zusammensetzung des Untergrunds.

Schräger Blick über die Topografie von Eden Patera © ESA/Mars Express/ Freie Universitat Berlin

Verdächtige Strukturen in Arabia Terra

Und tatsächlich: In der Region Arabia Terra stießen die Forscher auf verdächtige Strukturen: Eine Ansammlung großer, unregelmäßig geformter Krater inmitten eines von geschichteten Ablagerungen geprägten Hochlands. Besonders einer davon, Eden Patera, war auffällig, wie sie berichten: Er ist rund 55 Kilometer breit, 85 Kilometer lang und auffallend tief: Sein Grund liegt 1,8 Kilometer unter dem umgebenden Gelände. Bisher galt dieser Komplex aus drei miteinander verbundenen Senken meist als Einschlagskrater. Doch die Form der Kraterwände und der fehlende Zentralberg sind dafür eher untypisch, zudem sind die Krater deutlich tiefer als vergleichbare Impaktstrukturen, wie die Wissenschaftler erklären.

Bei näheren Untersuchung dieses Gebiets stießen Michalski und Bleacher zudem auf einige Strukturen, die ganz und gar nicht zu einem Meteoriteneinschlag passten: So entdeckten sie zwei terrassenförmige Absätze am Kraterrand, 100 und 150 Meter oberhalb des Bodens der Senke. Ihre Form und Größe ähnele erstaunlich stark den Terrassen, die von irdischen Lavaseen bekannt sein, erklären die Forscher. Sie entstehen, wenn am Rand eines solchen Reservoirs ein Lavarand erstarrt. Sinkt dann der Füllstand dieses Lavasees, bleibt diese Lavakante stehen. Für eine Vulkankaldera spricht auch ein weiteres Indiz: In den Kratern durchziehen zahlreiche Verwerfungen die Kruste. Die Forscher interpretieren sie als Risse, die beim Einsacken der Decke über einer Magmenkammer entstanden. Ähnliche Strukturen entdeckten die Wissenschaftler auch in mehreren anderen Kratern der Arabia Terra Region.

Geschichtete Ablagerungen und Kollaps-Strukturen am Grund von Eden Patera, sie deuten auif einen alten Lavasee hin. © NASA/JPL/ MSSS/ Google

Ganz neue Klasse des Mars-Vulkanismus

„Zusammengenommen bilden diese Strukturen eine ganz neue Klasse von Mars-Vulkanen – urzeitliche Supervulkane, die zusammen gigantische Mengen von Lava und pyroklastischem Material auswarfen“, konstatieren Michalski und Bleacher. Diese Supervulkane waren vermutlich vor rund 3,5 Milliarden Jahren aktiv und könnten damals das gesamte Gebiet von Arabia Terra geprägt haben. Die Forscher schätzen, dass jeder der Kalderenkomplexe in dieser Region bis zu 7.200 Kubikkilometer an Lava, Asche und Gesteinsbrocken ausgeworfen hat. Zum Vergleich: Die größte Eruption des irdischen Yellowstone-Supervulkans vor rund zwei Millionen Jahren förderte wahrscheinlich nur rund 1.300 Kubikkilometer Material zutage.

„Solche Supervulkan-Strukturen zu entdecken, verändert fundamental unsere Sicht des Mars-Vulkanismus“, sagt Michalski. Denn sollten noch mehr Supervulkane auf dem Roten Planeten entdeckt werden, verändere dies auch bisherige Annahmen dazu, wie die frühe Marsatmosphäre entstand, wie sich Ablagerungen bildeten – und nicht zuletzt auch, wie bewohnbar und lebensfreundlich der junge Mars einst war. (Nature, 2013; doi: 10.1038/nature12482)

(Nature, 04.10.2013 – NPO)