Blockgletscher vom Mars!

Während meiner Auszeit erscheinen hier einige Gastbeiträge von anderen Bloggern.

Der heutige Artikel stammt von David Bressan, dessen Blog „Geschichte der Geologie“ ich nur unbedingt empfehlen kann. Ich kannte das Blog bisher noch nicht – die Gastbloggeraktion lohnt sich also!

„Raumsonden liefern nicht bloß Werkzeuge zur Lösung der Rätsel einer weit entfernten Welt. Die Beschäftigung mit den Vorgängen auf dem Mars regt Wissenschaftler dazu an, neue Fragen an unseren eigenen Planeten zu richten.“ „ (BAKER, V. 2001)

Die Raumsonden, beginnend mit dem Orbiter der Mariner 9-Mission 1972 bis zu
hochauflösenden Aufnahmen des Mars Global Surveyor (1999-2006) und Mars
Reconnaissance Orbiter (seit 2006), haben uns ein beinahe vollständiges Bild der
Oberfläche des Planeten Mars geliefert, teilweise deckender und mit mehr sichtbaren
Merkmalen als von vielen Gebieten der Erde (z.B. der Meeresboden).
Die Interpretation dieser Merkmale ist durch die Methode der Fernerkundung
beschränkt, aber durch Untersuchungen im Gelände auf der Erde und
anschließende Vergleiche von Satellitenbilder verfügen wir über einen „Erd-Formen-
Bestimmungsschlüssel“, der eine vorsichtige Interpretation auch von „Mars-Formen“
ermöglicht.

Die Anwesenheit von Wasser in gasförmigen, festen und flüssigen Zustand ermöglicht mannigfaltige Erosions- und Ablagerungsformen auf der Erde. Auf den Mars ist Wasser aufgrund der niederen Temperaturen meist in fester Form anzutreffen, Bedingungen die auf der Erde in proglazialen (Gletscher-nahen) und periglazialen (Kältewüsten) Zonen angetroffen werden können.

Erde

Aktive periglaziale geologische Strukturen findet man auf der Erde vor allem Richtung Pole und in den niederen Breiten im Hochgebirge. Blockgletscher sind dabei eine der größten und auffälligsten Formen dieser Zonen. Unter Blockgletscher versteht man langsam kriechende Massenbewegung aus einem Blockschutt-Eis-Gemisch. Sie besitzen eine zungen- bis lobenförmige Gestalt und können einige hundert Meter lang werden. Charakteristisch sind die Fließwülste die sich durch die interne Verformung des Eis-Schuttgemisches an der Oberfläche bilden.

Blockgletscher können je nach Eisgehalt aktiv, also Bewegung zeigen, oder
inaktiv sein. Ist das Eis aufgrund der klimatischen Gegebenheiten vollständig
verschwunden, spricht man von fossilen Formen.

Die Entstehung von Blockgletschern ist umstritten, wobei heute zwei Modelle
vorherrschen:
– Blockgletscher stellen Schuttbedeckte Eisgletscher dar, bzw. sind aus diesen
hervorgegangen. Charakteristisch ist ein massiver und sehr reiner Eiskern (um
die 60% Eis) mit einer mächtigen Schuttbedeckung.
– Blockgletscher entstehen aus Schutt/Schneeansammlungen und einsickerndes Wasser das gefriert und Bodeneis bildet.

Rezente Beobachtungen in den Alpen lassen vermuten, dass beide Modelle
zutreffen können.

Mars

Auf den Mars treten Schuttloben, zungenförmige Talfüllungen und konzentrische
Kraterfüllungen gehäuft zwischen 30-47° Breitengrad auf. Schuttloben, die einzeln
stehende Tafelberge oder Gipfel umgeben, sind am Verbreitesten, und treten vor
allem in der nördlichen Hemisphäre im Gebiet des „chaotischen Terrains“ von
Deuteronilus und Protonilus Mensae und auf der südlichen Hemisphäre östlich des
Hellas-Beckens auf. Lineare Talfüllungen bis zungenförmige Schuttloben auf ebenen
Untergrund treten östlich des Hellasbeckens und an den Westflanken des Mons
Olympus auf, runde Kraterfüllungen können hauptsächlich östlich des Hellasbecken
und Argyre-Beckens gefunden werden.

Die Oberflächen all dieser Formen weisen komplexe Strukturen auf, gegen die
Ränder hin Wülste quer zur Fließrichtung, oft aber auch Längsrücken, Spalten oder
unregelmäßige „Knoten“.

Frühere Interpretationen für diese Marsformen stellten Lavaströme oder Bergstürze
dar. Lavaströme können auf der Erde ähnliche Fließstrukturen erzeugen,
allerdings stehen die Formen am Mars nicht mit vulkanischen Tätigkeiten (sprich
Vulkanschlote) in Verbindung. Gewaltige Bergstürze sind vom Mars bekannt, sie
weisen allerdings an ihrer Wurzelzone Absackungen auf (wo Material nachrutscht)
und besitzen zumeist andere Oberflächenstrukturen – z.B. überwiegen Längsrillen
über Querrillen.

Aufgrund gemeinsamer Merkmale (z.B. Wülste die quer zur vermuteten Fließrichtung
liegen) wurde in den letzten Jahren daher vorgeschlagen, dass es sich um die
Formen auf den Mars prinzipiell um Blockgletscher, mit ähnlichem Aufbau und
Bildung wie auf der Erde, handeln könnte. Laut thermodynamischen Berechnungen
könnten die Mars-Blockgletscher aus einem Gemisch von Schutt, Wasser- und
Trockeneis bestehen, wobei ein hoher Wassereis-Anteil vermutet wird, der sich stark
genug verformen kann um die Fließformen auf dem Mars zu bilden.

Allerdings bleibt die Frage, sind sie unter den Bedingungen die am Mars rezent
herrschen noch aktiv (also haben sie noch einen hohen Eisgehalt), oder stellen sie
fossile Formen aus einer klimatisch günstigeren Phase dar?
Die wenigen bis fehlenden Krater weisen auf ein relativ junges Alter der Mars-
Blockgletscher hin, vielleicht gar in Bereich von wenigen Millionen Jahre (BAKER
2001; MAHANEY et al. 2007). Neue Studien von Schuttloben am Kliff des Olympus
Mons ergaben sogar eine mehrphasige, teilweise sehr junge Entstehung, um 280-
130 Ma, um 60-20 Ma und vor 4 Ma und jünger? (NEUKUM et al. 2004). Die Größe
der Mars-Blockgletscher – einige hundert Kilometer lang und einige Kilometer hoch
-lassen auch auf ein hohes Alter und (geologisch) rezenter Aktivität schließen,
Wassereis verformt sich langsam aber kontinuierlich bei den geringen Temperaturen
und Schwerkraft die auf dem Mars herrschen.
Falls die Mars-Blockgletschern fossile Formen sind, so stellen sie doch Relikte einer
klimatisch günstigeren, wärmeren und niederschlagsreichen Phase dar (mit höheren
Atmosphärendruck ?), und sind somit wertvolle Indikatoren für die paläoklimatische
Entwicklung des Planeten.

Blockgletscher als potentieller Lebensraum

Blockgletscher stellen auf der Erde möglicherweise einen der extremsten
Lebensräume dar den wir kennen. Die Temperatur im Inneren liegen auch im
Sommer knapp unter 0°C, und sinken im Winter bei -10 bis -15°C. Nährstoffe
gelangen, wenn überhaupt, nur über Schmelzwässer von Schnee und Eis ins Innere.
Die Schuttbedeckung hält kalte Luft zurück, und verhindert Lichtzutritt und somit
etwaige Photosynthese. Es verwundert nicht, dass Blockgletscher lange Zeit von
Wissenschaftler als biologische Wüsten angesehen wurden.

Erst in den letzten Jahren wurden Hinweise für mikrobielle Aktivität in terrestrischen
Blockgletschern entdeckt. Wissenschaftler der Colorado University entdeckten 2004
im Abfluss eines aktiven Blockgletschers in den Rocky Mountains hohe Nitratgehalte
und gelöster organischer Kohlenstoff, beide Parameter wurden als Metabolismus-
produkte von Mikroben, tief im Inneren des Blockgletschers verborgen, gedeutet
(WILLIAMS 2004).

Falls die Blockgletscher auf dem Mars noch aktiv sind und größere Mengen von
Wassereis enthalten, könnte es durch Scherbewegungen, dem Überlagerungsdruck
des Gesteinsschutts oder tiefliegender magmatischer Aktivität zur lokalen Bildung
von „Taschen“ flüssigen Wassers kommen. Diese Wassertaschen könnten als
nasse Oasen in einer ansonsten trockenen und gefrorenen Umgebung dienen.
Die Gesteinsbedeckung würde auch einen effektiven Schutz gegen die starke
sterilisierende UV-Strahlung, die auf die Marsoberfläche trifft, bieten.

Die Anwesenheit von Mikroorganismen innerhalb terrestrischer Blockgletschern könnte theoretisch dafür sprechen, dass auch extraterrestrische Blockgletscher „lebensfreundliche“ Bedingungen bieten könnten.

Literatur

BAKER, V.R. (1982): The Channels of Mars. University of Texas Press, Austin: 198
BAKER, V.R. (2001): Water and the martian landscape. Nature, 412: 228-236
EISFELD, R. & JESCHKE, W. (2003): Marsfieber-Aufbruch zum Roten Planeten Phantasie und Wirklichkeit. Droemer-Verlag, München: 272
GASSELT, S. van (2007): Cold-Climate Landforms on Mars. PhD-thesis FU Berlin: 550
KERR, R.A. (2003): Iceball Mars? Science, 300: 233-236
MAHANEY, W.C.; MIYAMOTO, H.; DOHM, J.M.; BAKER, V.R. & CABROL, N.A. (2007): Rock glaciers on Mars: Earth-based clues to Mars recent paleoclimatic history. Planetary and Space Science 55: 181-192
NEUKUM,G.; JAUMANN, R..; HOFFMANN, H.; HAUBER,H.; HEAD, J. W.; BASILEVSKY, A. T. ; IVANOV, B. A.; WERNER, S. C.; VAN GASSELT, S.; MURRAY, J. B.; MCCORD T. & The HRSC Co-Investigator Team (2004): Recent and episodic volcanic and glacial activity on Mars revealed by the High Resolution Stereo Camera. Nature , 432: 971-979
PIERCE, T.L. & CROWN, D.A. (2003): Morphologic and topographic analysis of debris aprons in the eastern Hellas region. Mars. Icarus, 163: 46-65
SQUYRES, S.W. (1979): The distribution of lobate debris aprons and similar flows on Mars. Journal of Geophysical Research 84: 8087-8096
WHALLEY, W.B. & AZIZI, A. (2003): Rock glaciers and protalus landforms: Analogous forms and ice sources on Earth and Mars. Journal of Geophysical Research 108: 8032 – 8045
WILLIAMS, M. (2004): CU-BOULDER research team discovers first evidence of life in Rock Glaciers. Marsbugs: The Electronic Astrobiology Newsletter, 11, (47)