Fester Kern des Mars, eine Kugel mit 1.200 Kilometern Durchmesser, entdeckt

Daten einer vor drei Jahren eingestellten US-Sonde haben die Existenz einer 1.200 Kilometer durchmessenden Metallkugel im Inneren des Mars enthüllt. Ihren Entdeckern zufolge handelt es sich dabei um den festen Kern des Planeten – ein Befund, der allen bisherigen Erkenntnissen über den Nachbarplaneten der Erde widerspricht. Diese Annahme vertieft das Rätsel, warum sich der Mars , einst ein blauer Planet mit Ozeanen, Flüssen und möglichen Lebensformen, plötzlich in eine Wüste verwandelte, deren Strahlung alles Leben auf seiner Oberfläche vernichten würde.

Der amerikanischen Sonde InSight gebührt die Ehre, das erste Seismometer zu einem anderen Planeten gebracht zu haben. Diese NASA-Mission nahm 2018 ihren Betrieb auf und erfasste Bodenerschütterungen, sogenannte Tsunamis. Im Jahr 2022, nachdem sie mehr als 1.000 Erdbeben aufgezeichnet hatte, machte der durch häufige Sandstürme aufgewirbelte Staub ihre Solarmodule unbrauchbar und beendete damit das Leben der Raumsonde. Dennoch gelang es ihr , erstmals Licht in die innere Struktur des Planeten zu bringen.

Laut Insight-Daten ist der Mars zwar wie die Erde ein Gesteinsplanet, unterscheidet sich von ihm jedoch dadurch, dass er keinen festen Kern hat, sondern einen flüssigen, der hauptsächlich aus geschmolzenem Eisen besteht. Am Mittwoch präsentierte ein Wissenschaftlerteam aus China und den USA eine Analyse von 23 Erdbeben, die von der Raumsonde auf dem Roten Planeten aufgezeichnet wurden. Die Forscher konzentrierten sich auf diese Gruppe von Beben, da einige ihrer Wellen den Planeten von einer Seite zur anderen durchquerten, während andere etwa auf halber Strecke zurückprallten.

Im Jahr 1936 nutzte die Dänin Inge Lehmann die Signale eines ähnlichen Erdbebens in Neuseeland, um nachzuweisen, dass die Erde einen festen inneren Kern hat. Wissenschaftler haben heute eine nahezu identische Methode angewendet, um die Ankunft verschiedener seismischer Wellen zu untersuchen. Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass der innere Kern des Mars aus festem Material besteht und einen Durchmesser von etwa 1.200 Kilometern hat. Die Ergebnisse wurden diesen Mittwoch in Nature , dem führenden Wissenschaftsjournal, veröffentlicht.

Fünf der sechs Autoren der Studie arbeiten an wissenschaftlichen Einrichtungen in China. Der sechste ist ein US-amerikanischer Forscher. Keiner von ihnen gehört zum wissenschaftlichen Referenzteam der Insight-Mission. Die Daten dieser Missionen werden mit der Zeit der gesamten wissenschaftlichen Gemeinschaft zugänglich gemacht, und sie waren die ersten, die auf die Idee kamen, diese Marsbeben zu analysieren.

Das neue Querschnittsdiagramm des Mars mit seiner äußeren Kruste, seinem Mantel, seinem flüssigen und seinem festen Kern weist verblüffende Ähnlichkeiten mit dem der Erde auf. Tatsächlich ist die Dicke dieser Schichten proportional nahezu identisch , was das Rätsel um die Unterschiede dieser beiden Gesteinsplaneten noch verschärft.

Bisher dachte man, der Mars sei gerade wegen seines Kerns kein bewohnbarer Planet mehr. Wissenschaftler gingen davon aus, dass der Marskern, ähnlich wie auf der Erde, als Dynamo fungierte und ein Magnetfeld erzeugte, das die Oberfläche unter anderem vor der intensiven Sonnenstrahlung schützte. Aus unbekannten Gründen verstummte dieser Motor vor etwa fünf Milliarden Jahren, die äußere Atmosphäre verschwand , der Planet verlor seine immensen Wasserreserven und verwandelte sich in die eisige Wüste, die er heute ist. Falls es jemals Leben auf der Marsoberfläche gab, ist es wahrscheinlich für immer verschwunden. Die einzige verbleibende Möglichkeit für Leben läge fernab der intensiven äußeren Strahlung im Untergrund des Planeten.

Die Schlussfolgerungen der chinesischen und amerikanischen Wissenschaftler überzeugen andere Experten nicht.Simon Stähler , Geophysiker an der ETH Zürich und wissenschaftlicher Mitarbeiter der Insight-Mission, sagt: „Die Daten überzeugen mich nicht ganz, aber es stimmt, dass alle möglichen Störfaktoren berücksichtigt wurden und die Ergebnisse stichhaltig sind.“ „Ich würde sagen, die Wahrscheinlichkeit dafür liegt bei 30 %, was in etwa der Existenz eines festen Kerns auf dem Mond entspricht [was die wissenschaftliche Gemeinschaft fast als selbstverständlich ansieht]“, fügt er hinzu.

Die neue Studie unterstreicht einmal mehr, wie komplex die Erforschung des Inneren von Planeten ist, wo Materialien enormem Druck und extrem hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Stähler weist darauf hin, dass Labordaten zum Verhalten von Eisen, dem Element, aus dem der größte Teil des inneren Marskerns bestehen dürfte, zeigen, dass die Temperatur zu hoch ist, um ein Schmelzen zu verhindern. Er räumt jedoch ein: „Die im Labor auf der Erde gesammelten Daten repräsentieren nicht die exakten realen Bedingungen im Marskern. Daher zeigen uns diese neuen Daten möglicherweise Dinge über das Verhalten von Materialien, die wir noch nicht verstehen“, betont er.

Die Autoren der Studie argumentieren, dass ein fester Kern möglich sei, da dieser nicht nur Eisen, sondern auch leichtere Elemente wie Sauerstoff enthalte. In ihrer Studie errechneten sie, dass der innerste Teil des Planeten etwa 1.700 Grad heiß sei. Da die äußerste Schicht flüssig sei und Schwefel, Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff enthalte, sei die Existenz eines festen Kerns die wahrscheinlichste Option, argumentieren sie.

Antonio Molina , Planetengeologe am Zentrum für Astrobiologie in Madrid, begrüßt die neuen Ergebnisse, die er „sehr interessant“ findet, wie er erklärt. „Dieser Befund impliziert, dass der Mars der Erde ähnlicher ist als bisher angenommen. Die Autoren gehen davon aus, dass der feste innere Kern 0,18 % des Gesamtradius des Planeten ausmachen könnte, während es bei der Erde 0,19 % sind. Eine mögliche Interpretation ist, dass der Mars älter ist als angenommen und der Kristallisationsprozess in seinem Inneren bereits begonnen hat. Doch dieser Prozess anhaltender Aktivität erzeugt auch innere Aktivität, die darauf hindeuten könnte, dass der Mars lebendiger ist. In jedem Fall ist dies ein weiterer Schritt zum Verständnis der Beschaffenheit und Entwicklung planetarer Körper“, fügt er hinzu.

Die große Frage ist: Wenn Mars und Erde eine so ähnliche Struktur haben, warum sind sie dann gleichzeitig so unterschiedlich? Der Geologe Nicholas Schmerr , ebenfalls Wissenschaftler bei Insight, bietet eine mögliche Erklärung. „Die Magnetfelder der Planeten entstehen durch Rotation, Wärmeübertragung vom Kern auf die äußeren Schichten und Unterschiede in der Zusammensetzung des inneren Kerns“, schreibt er in einem Kommentar zur Originalstudie. „Die Existenz eines festen inneren Kerns auf dem Mars und die Tatsache, dass es kein Magnetfeld gibt, deutet darauf hin, dass der Kristallisationsmechanismus [der Übergang vom flüssigen in den festen Zustand] sehr langsam ist, was die Entstehung dieses Magnetfelds verhindert. Die Frage ist alles andere als klar“, betont er.

Etwas ganz Ähnliches ist bereits auf der Erde geschehen. Die ursprüngliche – und richtige – Annahme des dänischen Mathematikers Lehmann aus dem Jahr 1936 wurde erst 1970 bestätigt, als präzisere Seismometer rund um den Planeten installiert wurden.