Ein Radarinstrument auf dem Mars Reconnaissance Orbiter hat im Wesentlichen unter die Oberfläche der nordpolaren Eiskappe des Roten Planeten geschaut und Daten gefunden, die theoretische Modelle der Klimaschwankungen des Mars in den letzten Millionen Jahren bestätigen. Die neue dreidimensionale Karte mit 358 Radarbeobachtungen bietet eine Querschnittsansicht der nordpolaren Schichtablagerungen. "Das Radar hat uns spektakuläre Ergebnisse geliefert", sagte Jeffrey Plaut von JPL, Mitglied des Wissenschaftsteams für das Shallow Radar-Instrument. "Wir haben kontinuierliche unterirdische Schichten in drei Dimensionen über ein weites Gebiet kartiert."
Die Ausrichtung der Schichtmuster auf die modellierten Klimazyklen liefert Einblicke in die Akkumulation der Schichten. Diese eisreichen, geschichteten Ablagerungen bedecken eine Fläche, die ein Drittel größer als Texas ist, und bilden einen Stapel mit einer Dicke von bis zu 2 Kilometern auf einer basalen Ablagerung mit zusätzlichem Eis.
"Der Kontrast der elektrischen Eigenschaften zwischen den Schichten liefert das Reflexionsvermögen, das wir mit dem Radar beobachten", sagte Nathaniel Putzig vom Southwest Research Institute, Boulder, CO, der das Wissenschaftsteam leitete. "Das Muster des Reflexionsvermögens gibt Auskunft über das Muster der Materialvariationen innerhalb der Schichten."
Frühere Radarbeobachtungen zeigten, dass die nordpolaren Schichten des Mars hauptsächlich aus Eis bestehen. Radarkontraste zwischen verschiedenen Schichten in den Ablagerungen werden als Unterschiede in der Konzentration des Gesteinsmaterials in Form von Staub, gemischt mit dem Eis, interpretiert. Diese Ablagerungen auf dem Mars enthalten etwa ein Drittel so viel Wasser wie die grönländische Eisdecke der Erde.
Ihre Radarergebnisse zeigen, dass sich Zonen mit hohem Reflexionsvermögen und mehreren kontrastierenden Schichten mit homogeneren Zonen mit geringerem Reflexionsvermögen abwechseln. Muster, wie sich diese beiden Arten von Zonen abwechseln, können mit Modellen korreliert werden, wie Änderungen der Neigung des Mars um seine Achse in den letzten 4 Millionen Jahren zu Änderungen des Planetenklimas geführt haben, aber nur, wenn einige Möglichkeiten für die Bildung der Schichten bestehen sind ausgeschlossen.
"Wir machen hier keine Klimamodelle. Wir vergleichen die Modellierungsergebnisse anderer mit dem, was wir mit dem Radar beobachten, und verwenden diesen Vergleich, um die möglichen Erklärungen für die Bildung der Schichten einzuschränken “, sagte Putzig.
Die letzten 300.000 Jahre der Marsgeschichte sind eine Zeit weniger dramatischer Schwankungen in der Neigung des Planeten als in den vorangegangenen 600.000 Jahren. Da die obere Zone der nordpolaren Schichtablagerungen - der zuletzt abgelagerte Teil - stark radarreflektierend ist, schlagen die Forscher vor, dass solche Abschnitte mit kontrastreicher Schichtung Perioden relativ kleiner Schwankungen in der Neigung des Planeten entsprechen.
Sie schlagen auch einen Mechanismus vor, wie sich diese kontrastierenden Schichten bilden würden. Das beobachtete Muster passt nicht gut zu einer früheren Interpretation, dass die staubigeren Schichten in diesen Zonen während Hochneigungsperioden gebildet werden, wenn Sonnenschein auf der Polarregion einen Teil des Eises der obersten Schicht sublimiert und den zurückgebliebenen Staub konzentriert. Vielmehr passt es zu einer alternativen Interpretation, dass sich die staubigeren Schichten einfach in Zeiten ablagern, in denen die Atmosphäre staubiger ist.
Die neue Radarkartierung der Ausdehnung und Tiefe von fünf gestapelten Einheiten in den nordpolaren Schichtablagerungen zeigt, dass sich das geografische Zentrum der Eisablagerung in den letzten Millionen Jahren wahrscheinlich mindestens einmal um 400 Kilometer oder mehr verschoben hat.
Die italienische Weltraumbehörde betreibt das Instrument Shallow Radar.
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Quelle: JPL
