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Marsgesteine belegen mindestens drei getrennte Wasserphasen
Die Gesteine der Margin Unit im Jezero-Krater tragen Spuren von mindestens drei getrennten Wasserphasen. Messungen des Marsrovers Perseverance zeigen zuerst karbonatbildende Fluide, danach eine mögliche Beteiligung des damaligen Sees oder veränderten Grundwassers und zuletzt heiße hydrothermale Lösungen. Die Reihenfolge ist erkennbar, ihr Alter jedoch nicht, was die Klimageschichte des frühen Mars weiter offenlässt.
Pasadena (U.S.A.). Die Margin Unit liegt am inneren Rand des Jezero-Kraters, wo einst ein See bestand. Orbitalmessungen hatten dort starke Karbonatsignale gezeigt, weshalb eine Entstehung in Ufersedimenten nahelag. Perseverance traf jedoch in höheren Bereichen auf grobkörniges, kristallines Gestein, das reich an Olivin ist und nur geringe Spuren einer Wasserveränderung zeigt.
Gerade die tiefer liegenden Aufschlüsse erzählen eine andere Geschichte. Dort sind die Olivinkörner stärker verändert, Siliziumdioxid füllt Poren, und mineralisierte Brüche zeichnen mehrere nacheinander abgelaufene Wasser-Gesteins-Reaktionen nach. Aus den Überlagerungen lässt sich ihre Reihenfolge bestimmen, nicht aber ihr absolutes Alter.
Für die neue Analyse haben Forscher der Purdue University um Candice C. Bedford Daten von SuperCam ausgewertet. Das Instrument untersucht Gestein aus mehreren Metern Entfernung mit Laser-Spektroskopie, Reflexionsspektren und hochauflösenden Bildern. Mehr als 185 Gesteinsziele aus einem Höhenbereich von rund 265 Metern gingen in die Auswertung ein.
Im hoch gelegenen Teil der Margin Unit fanden die Wissenschaftler ein langsam abgekühltes, kristallines und olivinreiches Gestein. Olivin ist ein magnesium- und eisenreiches Mineral. In tieferen Bereichen nahe dem alten Seebecken ist das Gestein dagegen stärker umgearbeitet und chemisch verändert.
Die erste Veränderungsphase setzte offenbar ein, als neutrale bis alkalische, CO₂-reiche Fluide durch Risse strömten. Sie wandelten Teile des Olivins in Karbonat um und füllten Brüche mit Karbonat. Bei späterer Erosion blieb dieses widerstandsfähigere Füllmaterial als Rippen stehen.
Danach änderten sich die Bedingungen. Wasser mit niedrigerem pH-Wert mobilisierte Karbonat erneut und ließ Siliziumdioxid in neu entstandenen Poren ausfallen. Ob dieses Wasser direkt aus dem Jezero-See stammte oder aus einem veränderten Grundwassersystem, lässt sich nicht eindeutig trennen.
„Bei der Umwandlung von Olivin in Karbonat kann Siliziumdioxid zurückbleiben, und davon sehen wir mehr in Gesteinen, die unterhalb des Wasserspiegels lagen“, erklärt Eleni Ravanis von der University of Hawaiʻi at Mānoa (UH Mānoa).
Die jüngste Phase steckt in jüngeren Brüchen. Am Ziel Point Cloates fand Perseverance eine etwa 25 Zentimeter mächtige Ader mit Kalziumsulfat und Fluorit. Diese Mineralvergesellschaftung spricht für heiße, hydrothermale Lösungen, die später durch das bereits veränderte Gestein zirkulierten.
„Wenn ich nach zehn Jahren Arbeit mit Marsrovern eines gelernt habe, dann, dass der Mars uns ständig überrascht“, sagt Candice C. Bedford.