Marsianische Lavaröhren

Längsschnitt einer marsianischen Lavaröhre mit Skylight

Längsschnitt einer marsianischen Lavaröhre mit Skylight

Eine Übersetzung des englischen Wikipedia-Artikels Martian lava tubes, zu dem es noch keine deutsche Wiki-Version gibt. Übersetzt von Deep Roots.

 

Marsianische Lavaröhren sind natürliche, unter der Oberfläche befindliche Lavaröhren-Höhlen auf dem Mars, von denen man glaubt, daß sie sich als Ergebnis schnellfließender basaltischer Lavaströme in Verbindung mit Schildvulkanismus bilden. Lavaröhren entstehen für gewöhnlich, wenn die äußere Oberfläche der Lavakanäle schneller abkühlt und eine ausgehärtete Kruste über Lavaflüssen im Untergrund bildet. Der Fluß hört schließlich auf und entleert sich aus der Röhre, wobei er einen rohrförmigen leeren Raum hinterläßt, der gewöhnlich mehrere Meter unter der Oberfläche liegt. Lavaröhren treten typischerweise in Verbindung mit extrem fließfähiger Pāhoehoe-Lava auf. Die Schwerkraft auf dem Mars beträgt etwa 38 % jener der Erde, was ermöglicht, daß marsianische Lavaröhren vergleichsweise viel größer sind.

Querschnitt einer marsianischen Lavaröhre

Querschnitt einer marsianischen Lavaröhre

Entdeckung und Zugang

Lavaröhren und damit verwandte Fließstrukturen wurden erstmals bei der Untersuchung von Bildern der Viking-Orbiter erkannt und später unter Verwendung von Orbiter-Bildern von Mars Odysssey, Mars Global Surveyor, Mars Express und Mars Reconnaissance Orbiter identifiziert. Lavaröhren können visuell auf zwei Arten aufgespürt werden. Die erste sind als „Rillen“ bekannte gewundene Mulden, von denen man glaubt, daß sie die Überreste eingestürzter Lavaröhren sind. Die zweite Methode der möglichen Identifizierung ist die durch Beobachtung von Höhlen-„Skylights“ oder Pitkrater oder Schachtkrater, die als dunkle, nahezu kreisrunde Gebilde auf der Marsoberfläche erscheinen. Im Juni 2010 half eine Gruppe von Wissenschaftsstudenten an der Evergreen Middle School in Cottonwood, Kalifornien, die am Mars Student Imaging Project teilnahmen, den Forschern bei der Entdeckung einer neuen Reihe von Lavaröhren nahe Pavonis Mons, indem sie ein Skylight identifizierten, das auf einen Durchmesser von 190 x 160 Meter und mindestens 115 Meter Tiefe geschätzt wird. Es ist erst das zweite Skylight, von dem man weiß, daß es mit diesem Vulkan in Verbindung steht. Zusätzlich zu Bildern aus der Umlaufbahn könnten Lavaröhren aufgespürt werden durch:

  • Bodenradar
  • Gravimetrie
  • Magnetometermessungen
  • Seismographie
  • Atmosphärische Effekte
  • Lidar
  • Infrarot
  • Erforschung durch Menschen oder Roboter
Gewundene Kette von Einsturzgruben, die in einen durchgehenden, nicht eingestürzten Abschnitt einer lunaren Lavaröhre übergehen. Die Kette ist etwa 50 km lang.

Gewundene Kette von Einsturzgruben, die in einen durchgehenden, nicht eingestürzten Abschnitt einer lunaren Lavaröhre übergehen. Die Kette ist etwa 50 km lang.

Es hat ein gesteigertes Interesse an der Identifizierung und Untersuchung von Lavaröhren gegeben, weil Wissenschaftler dadurch Informationen hinsichtlich der geologischen, paläo-hydrologischen und vermuteten biologischen Geschichte des Planeten geben könnte. In einer Aussage über lunare Lavaröhren erklärt Dr. William „Red“ Whittaker, der Leiter von Astrobotic Technology: „Etwas so Einzigartiges an den Lavaröhren ist, daß sie das eine Ziel sind, das die Dreierkombination aus Wissenschaft, Erkundung und Ressourcen vereinigt.“ Zugang zu nicht eingestürzten Abschnitten von Lavaröhren kann erreicht werden, indem man am Ende der Rille hineingeht, oder durch Skylights, oder möglicherweise indem man durch die Decke einer Lavaröhre bohrt oder sprengt. Die anfängliche Erkundung von Lavaröhren wird höchstwahrscheinlich mit Rovern erfolgen, aber da wird es viele Herausforderungen geben. Direkt unter traditionellen Skylights gibt es große Schutthaufen (wie im ersten Bild zu sehen), die für den Rover zu einem extremen Hindernis werden könnten. Der tiefe senkrechte Fall, den der Rover ausführen müßte, wäre ebenfalls zu berücksichtigen, wie auch die Fähigkeit des Rovers, mit Geräten an der Oberfläche oder im Orbit in Verbindung zu bleiben. Fehlendes Sonnenlicht könnte ebenfalls ein Problem sein, falls Solarenergie die Hauptenergiequelle des Rovers ist.

Ausschnitt aus einem HIRISE-Bild eines Lavaröhren-Skylights auf dem Marsvulkan Pavonis Mons.

Ausschnitt aus einem HIRISE-Bild eines Lavaröhren-Skylights auf dem Marsvulkan Pavonis Mons.

Bedingungen in Lavaröhren

Die Schwerkraft auf dem Mars ist nur 38 % der irdischen, was ermöglicht, daß Lavaröhren vergleichsweise viel größer sind. Lavaröhren stellen erstklassige Plätze für die direkte Beobachtung des ursprünglichen Grundgesteins dar, wo Schlüssel zur geologischen, paläo-hydrologischen und möglicherweise biologischen Geschichte des Mars zu finden sein könnten. Die Oberfläche des Mars erfährt extreme Temperaturschwankungen und erhält eine große Menge ultravioletter Strahlung aufgrund der dünnen Atmosphäre des Planeten, die etwa hundertmal dünner als die der Erde ist. Die dünne Atmosphäre läßt den Mars schneller Wärmeenergie abstrahlen, daher können die Temperaturen nahe dem Äquator während eines Sommertages auf bis zu 21° C steigen und dann nachts auf -73°C fallen. Die Bedingungen unter der Oberfläche des Mars sind dramatisch milder als an der Oberfläche, was Forscher glauben läßt, daß Leben, falls es auf dem Mars wirklich existierte (oder noch existiert), am wahrscheinlichsten in diesen wirtlicheren Umwelten zu finden wäre. Lebensformen wären nicht nur vor den extremen Oberflächentemperaturen und der Ultraviolettstrahlung geschützt, sondern auch vor Stürmen und Regolithstaub. Marsianische Lavaröhren könnten möglicherweise flüchtige Stoffe wie Wasser einfangen, das als wesentlich für Leben betrachtet wird, und könnten auch Reservoire an uraltem Eis enthalten, nachdem kühle Luft sich in Lavaröhren sammeln kann und die Temperaturen stbil bleiben. Die Möglichkeit, diese Reservoire zu nutzen, könnte dramatische Einsichten in die Paläoklimatologie und die astrobiologische Geschichte des Mars geben.

Petunia-Skylight im Dach einer Lavaröhre, die mit den Prinz-Kuhio-Kalaniana’ole-(PKK)-Flüssen des Kilauea auf Big Island, Hawaii, verbunden ist. Die Blickrichtung geht flußabwärts.

Petunia-Skylight im Dach einer Lavaröhre, die mit den Prinz-Kuhio-Kalaniana’ole-(PKK)-Flüssen des Kilauea auf Big Island, Hawaii, verbunden ist. Die Blickrichtung geht flußabwärts.

Möglichkeiten für Leben auf dem Mars

Die Entdeckung marsianischer Lavaröhren hat Implikationen für die Möglichkeit vergangenen oder gegenwärtigen Lebens auf dem Mars.

Die magnetische und klimatische Geschichte des Mars und der Erde sind extrem verschieden und hätten die Evolution beider Biosphären stark diktiert. Vor etwa 4 Milliarden Jahren schaltete sich der marsianische Dynamo nach einer vermuteten Periode ab, in der ein lange bestehender noachischer Ozean existierte und vielleicht Leben an der Oberfläche existiert hat. Eine plötzliche und intensive Zunahme von Sonnenpartikeln eliminierte den atmosphärischen und hydrologischen Schutz, was dazu führte, daß die Atmosphäre sich ausdünnte und das Wasser sich von der Oberfläche zurückzog. An diesem Punkt könnten Lebensformen Zuflucht in Untergrund-Umwelten wie Lavaröhren gesucht haben.

Ein breites Spektrum von Organismen könnte im Untergrund überlebt haben, wie Chemolithotrophe und Lithoautotrophe, und bestimmte Extremophile wie Halophile oder Psychrophile. Man hat auf der Erde Mikroben gefunden, die bei Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt und sehr sauerstoffarmer Luft gedeihen. Dies läßt Forscher glauben, daß Organismen in ähnlich extremen Situationen wie jenen auf dem Mars existieren können, wo die Temperaturen kälter sind und weniger Sauerstoff verfügbar ist. In Lavaröhren vorkommende vulkanische Mineralien könnten eine reiche Quelle von Nährstoffen für Chemosynthese betreibende Organismen sein. Wissenschaftler sind auch am Zugang zu marsianischen Lavaröhren interessiert, weil sie Einsichten in die Prozesse geben könnten, die zu Leben auf der Erde führten, nachdem die geologische Geschichte auf dem Mars besser erhalten ist.

Zukünftige Wohnstätten für Menschen

Das Innere von Lavaröhren könnte zusammen mit anderen Höhlungen unter der Oberfläche erstklassige Plätze für zukünftige bemannte Missionen zum Mars sein, indem sie Unterkünften Schutz bieten. Diese natürlichen Höhlen haben Decken, die auf eine Dicke von zig Metern geschätzt werden, was Schutz vor den extremen Bedingungen bieten würde, die man auf der Oberfläche erleben würde. Das Habitat wäre geschützt vor Sonnenstrahlung, Mikrometeoriten, extremen Temperaturschwankungen (man glaubt, daß die Umgebungstemperatur in Lavaröhren stabil sind), Winden und Regolithstaubstürmen, die eine Bedrohung für die menschliche Gesundheit und die Technologie wären. Diese natürlichen Unterschlupfe würden auch die zu landende Nutzlastmasse für bemannte Missionen verringern, was wirtschaftlich vorteilhaft wäre.

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Siehe auch:

Lavaröhren sicher genug für Mondbasis von Paul Rincon

Kaguya entdeckt Lavaröhre auf dem Mond von Ryan Anderson

Sehr clever! Lunar Reconnaissance Orbiter sieht riesiges Lavaröhren-Skylight im Mare Ingenii von Nancy Atkinson

Lavaröhre (Wikipedia)

Lava tube (Wikipedia englisch)

Lunar lava tubes (Wikipedia)

Planetary Base Shields von Winchell Chung auf „Atomic Rockets“ (dort bin ich überhaupt erst auf dieses Thema aufmerksam geworden)

Lunar Pits Could Shelter Astronauts, Reveal Details of How ‚Man in the Moon‘ Formed von Bill Steigerwald

There could be lava tubes on the moon, large enough for whole cities von Matt Williams

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