Geophysik: Magnetische Krater

Ein äußeres Magnetfeld ist für das Leben auf einem Planeten von entscheidender Bedeutung, schützt es doch, wie auch bei uns auf der Erde, potenzielle Bewohner vor dem lebensfeindlichen Sonnenwind. Daher heizte die Nachricht von einem Magnetfeld auf dem Mars die Diskussion um dortiges Leben kräftig an. Zusätzlichen Zündstoff gibt es jetzt aus Südafrika.

Jens A. Funk

Meteoriteneinschlag — © Nasa (Ausschnitt)

Als der Satellit Mars Global Surveyor in den 1990er Jahren die Marsoberfläche überflog, registrierte sein Magnetometer teilweise stärkere Magnetfelder als bei vergleichbaren Messungen über der Erde. Die magnetischen Feldintensitäten über den beiden marsianischen Impaktkratern Hellas und Argyre waren jedoch besonders schwach.

Und das weckte Zweifel, ob zur Zeit der Meteoriteneinschläge vor etwa 3,5 bis 4 Milliarden Jahren überhaupt ein äußeres Magnetfeld auf dem Mars existiert hatte. Die Hypothese einer schutzlosen Atmosphäre, mit all ihren Folgen für eine mögliche Entstehung von Leben auf dem Mars, wird jetzt von Laurent Carporzen vom Institut de Physique du Globe und seinen Kollegen in Frage gestellt.

Geol. Karte von Vredefort | Vereinfachte geologische Karte des Vredefort Meteoritenkraters, nach einer alten Karte von L.T. Nel.

Die Wissenschaftler untersuchten dazu das beste Gegenstück zu den beiden Mars-Kratern, das die Erde zu bieten hat – den Vredefort-Impaktkrater in Südafrika. Mit einem Alter von etwa 2 Milliarden Jahren und einem ursprünglichen Durchmesser von etwa 300 Kilometern, ist er der älteste und größte Überrest eines Meteoriteneinschlags auf unserem Planeten und deshalb für einen Vergleich besonders geeignet.

Geol. Karte von Vredefort | Reproduktion der geologischen Karte von Vredefort aus dem Jahre 1927 im Maßstab 1:63360 von L.T. Nel. Es ist die älteste aber auch eine der genauesten Karten des zwei Milliarden Jahre alten Meteoritenkraters.

Bei einer Vermessung aus der Luft entdeckten die Forscher auch hier direkt über dem Krater niedrigere magnetische Feldintensitäten als in der Umgebung. Jedoch zeigte sich, dass die Gesteine innerhalb des Kraters für sich betrachtet sehr viel stärkere Magnetisierungen aufwiesen, als vergleichbare Gesteine sonst auf der Erde. Wie war das zu erklären?

Vredefort-Granit | Durch die Stoßwellenmetamorphose des Meteoriteneinschlags "überbackener" Granit aus Vredefort. Die schwarzen Bereiche bestehen aus Magnetit, das Mineral im Gestein das die Magnetisierung trägt. Die hellen Bereiche zeigen Quartz mit Brüchen entlang der kristallografischen Achsen, die durch den Impakt entstanden sind.

Normalerweise erfahren Gesteine dann ihre Magnetisierung, wenn sie aus ihrer Schmelze erstarren. Zu diesem Zeitpunkt richten sich ihre magnetischen Bestandteile parallel zum vorherrschenden Erdmagnetfeld aus und bleiben dann in dieser Stellung fixiert, auch wenn sich das Erdmagnetfeld später umkehrt.

Vredefort-Krater | Blick aus dem inneren Bereich des Vredefort-Meteoritenkraters in nordwestliche Richtung.

Innerhalb des Vredefort-Kraters jedoch, so fanden die Forscher heraus, verläuft die paläomagnetische Ausrichtung der Gesteine eher zufällig und nicht einheitlich, sodass sich ihre Magnetisierungen gegenseitig auslöschen. Hintergrund ist, dass durch den Einschlag für wenige Minuten magnetische Felder erzeugt wurden, die 1000 Mal stärker waren als das normale Erdmagnetfeld und so die heute noch starke Magnetisierung der Kratergesteine prägte. Die Schmelze strömte dann in der kurzen Zeit in viele Richtungen durcheinander, sodass sich keine einheitliche Ausrichtung einstellen konnte.

Damit konnten die Wissenschaftler zeigen, dass die sehr schwachen Magnetfelder, die über den Mars-Kratern gemessen wurden, nicht unbedingt mit einem nicht vorhandenen Mars-Magnetfeld zu erklären sind. Ob diese Erkenntnis auch die Diskussion um mögliches Leben auf dem Roten Planeten beeinflusst, bleibt abzuwarten.