Marsbeben – Der Stein kommt ins Rollen

Zwei Arten von Marsbeben

SEIS ist das wohl empfindlichste je verwendete Seismometer. Es ist in der Lage, selbst schw?chste Ersch¨¹tterungen auf dem Mars zu erkennen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mussten die Signale der Marsbeben 10-millionenfach verst?rken, damit die Forschenden die schwachen und entfernten Beben im Erdbebensimulator ¨¹berhaupt wahrnehmen und sie mit entsprechend verst?rkten Mond- und Erdbeben vergleichen zu k?nnen.

?Wir beobachten momentan zwei Arten von Marsbeben?, sagt Simon St?hler. ?Das erste Beben war eines mit hoher Frequenz, das einem Mondbeben ?hnlicher ist als erwartet. Das zweite Beben hatte eine viel niedrigere Frequenz, was unserer Ansicht nach mit der Entfernung zum Epizentrum zusammenh?ngen k?nnte. Verglichen mit Erdbeben dauern beide Arten von Marsbeben l?nger.?

Erd-, Mond- und Marsbeben

W?hrend Erdbeben normalerweise zwischen mehreren Sekunden bis zu einigen Minuten andauern, k?nnen Mondbeben bis zu einer Stunde oder l?nger dauern. Die St?rke des seismischen Signals h?ngt von der Entfernung und von Unterschieden in den geologischen Strukturen ab. Vergleicht man die Oberfl?chen von Erde und Mond, stellt man ¨¹berrascht fest, dass die Erdkruste homogener ist als jene des Mondes. Als Folge der Meteoriteneinschl?ge ¨¹ber Milliarden von Jahren hinweg ist die Mondkruste gebrochen. Zudem gibt es auf dem Mond keinen Prozess, der das Gestein ?zusammenschweisst?. Auf der Erde hingegen verschmelzen Gesteinsspalten durch Vulkanismus, Erw?rmung im Inneren, Plattentektonik sowie Erosion und Ablagerung durch Wasser und Wind. Dadurch entsteht eine relativ unversehrte und geschichtete Kruste, die Spuren von Meteoriteneinschl?gen schnell verschwinden l?sst.

?Die heterogene Mondkruste f¨¹hrt zu einer Streuung der seismischen Wellen, ?hnlich einem nachhallenden Echo, das lautes Rufen in einer felsigen Berglandschaft erzeugen kann?, erkl?rt John Clinton, der den Marsbebendienst an der ETH Z¨¹rich leitet. Im Vergleich dazu sind Erdkruste und -mantel f¨¹r seismische Wellen transparent ¨C etwa so wie eine weite, offene Landschaft f¨¹r Schallwellen. W?hrend seismische Sensoren auf der Erde Erdbebensignale deutlich ?h?ren?, registrieren seismische Sensoren auf dem Mond eine Unmenge von Echos, was zu einer Verzerrung des Signals f¨¹hrt. Dies macht es sehr schwierig, nur schon den Beginn des Signals zu ermitteln.

Auch wenn die Erdbebenforschung auf dem Mars noch in den Kinderschuhen steckt, scheint es, als seien Marsbeben irgendwo zwischen Mond- und Erdbeben angesiedelt: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erkennen zwar die ersten seismischen Signale des Marsbebens, aber die Signale, die folgen, zeigen st?rkere Echos als von den Forschenden erwartet. Die Dauer des Signals eines Marsbebens kann circa 10 bis  20 Minuten betragen. Noch r?tseln die Forscherinnen und Forscher, ob die Bruchstellen der Marskruste nur wenige Kilometer tief sind ¨C wie auf dem Mond ¨C oder ob sie oberfl?chlicher sind.

Marsbebendienst in Betrieb

F¨¹r die Schweizer Beteiligung an der Insight-Mission verantwortlich ist Domenico Giardini, Professor f¨¹r Seismologie- und Geodynamik. Er hat auch den Marsbebendienst an der ETH gegr¨¹ndet. Rund zweimal t?glich analysieren zehn Seismologinnen und Seismologen die von SEIS aufgezeichneten Daten mit dem Ziel, Marsbeben zu entdecken und zu charakterisieren.

Da es auf dem Mars nur ein Seismometer gibt, kombinieren Giardini und sein Team Methoden aus den Anf?ngen der Seismologie mit modernen Analyseverfahren. Letztlich dienen die seismischen Daten den Forschenden nicht nur zur Beantwortung von Fragen zur geologischen Struktur des Mars, sondern auch zur Entstehung der Planeten im inneren Sonnensystem vor mehr als vier Milliarden Jahren.