Warum werden die Marstage kontinuierlich kürzer?
Tief unter der eisigen Oberfläche des Roten Planeten erwacht offenbar eine gewaltige Kraft. Dieser unsichtbare Prozess verkürzt die Länge eines Marstages ganz allmählich – und neueste geophysikalische Modelle zeigen klar: Der Mars dreht sich jeden Morgen ein winziges Bruchteil einer Sekunde schneller.
Der Grund dafür ist weder ein kosmischer Einschlag noch ein äußerer Gravitationseinfluss. Die eigentliche Ursache liegt mehr als tausend Kilometer unter der Oberfläche, direkt unterhalb der gigantischen Vulkanregion namens Tharsis.
Planetenwissenschaftler beobachten die Rotation unseres Nachbarplaneten bereits seit der Viking-Sonden-Ära in den 1970er Jahren. Hochpräzise Funkmessungen von Oberflächenmodulen belegen heute zweifelsfrei: Die Beschleunigung ist real. Jedes Jahr verkürzt sich ein Marstag um 7,6 × 10⁻⁴ Millisekunden. Aus menschlicher Perspektive eine kaum wahrnehmbare Abweichung – im geologischen Maßstab jedoch ein beunruhigendes Signal für dramatische Massenverschiebungen tief im Inneren des Planeten.
Endgültig bestätigt wurde dieses Phänomen durch eine detaillierte Auswertung der InSight-Missionsdaten im Jahr 2023. Das physikalische Prinzip dahinter erinnert stark an eine Pirouette beim Eiskunstlauf: Zieht der Sportler die Arme an den Körper, dreht er sich schneller. Die Masse bleibt gleich, aber ihre Verteilung zur Rotationsachse verändert sich. Genau dieser Mechanismus spielt sich derzeit langsam, aber unaufhaltsam im Innern des Mars ab.
Eine riesige thermische Anomalie versteckt im Erdmantel
Ein internationales Forscherteam unter niederländischer Leitung hat kürzlich das Gravitationsfeld des Mars vollständig neu bewertet. Die Wissenschaftler kombinierten Satellitenaufnahmen mit hochempfindlichen seismischen Aufzeichnungen und stießen dabei auf eine faszinierende Struktur. Direkt unter dem Tharsis-Plateau steigt eine massige, überraschend leichte Materialmasse nach oben.
Es handelt sich nicht um eine riesige Höhle, sondern um eine Gesteinsblase, die deutlich weniger dicht ist als das umgebende Mantelmaterial. Die gewonnenen Daten liefern präzise Abmessungen dieses Gebildes:
- Tiefe: Etwa 1.200 Kilometer unter der Planetenoberfläche.
- Durchmesser: Rund 1.500 Kilometer – eine Fläche, die Deutschland und Frankreich zusammen problemlos bedecken würde.
- Dicke: Ungefähr 400 Kilometer.
- Dichte: Um 60 kg/m³ geringer als das umgebende Material.
Geologen vergleichen diese Anomalie mit einer riesigen glühenden Scheibe, die wie eine Luftblase unter Wasser nach oben steigt. Während diese leichtere Masse unaufhaltsam Richtung Oberfläche driftet, verschiebt sich der Schwerpunkt des Planeten näher zur Rotationsachse – und die Drehgeschwindigkeit nimmt allmählich zu.
Tharsis: Der Megavulkan, der einst einen ganzen Planeten kippte
Die Tharsis-Region ist unter Planetengeologen ein absolutes Ausnahmephänomen. Sie ist die mit Abstand größte Vulkanplattform im gesamten Sonnensystem und flächenmäßig mit dem afrikanischen Kontinent vergleichbar. Hier erheben sich die monumentalen Schildvulkane, angeführt vom berühmten Olympus Mons mit einer Höhe von über 21 Kilometern.
In grauer Vorzeit ergossen sich hier so unvorstellbare Lavamengen, dass dies nach Ansicht von Fachleuten den Schwerpunkt des Mars selbst verschob. Die Folge war eine damals erhebliche Verlagerung der Rotationsachse des Planeten.
Auch heute beeinflusst diese Region ihr Umfeld erheblich. Wenn Forschungssatelliten über Tharsis fliegen, beschleunigt sie die zusätzliche Masse der Region leicht, beim Überflug verlangsamt sie sich wieder. Aus diesen mikroskopisch kleinen Geschwindigkeitsveränderungen entstehen Karten der Gravitationsanomalien. Sie zeigen klar eine zentrale Gravitationserhöhung, umgeben von einer Senke. Dieses Signal lässt sich jedoch nicht allein durch Form und Dicke der Kruste erklären.
Selbst wenn alle bekannten Parameter der Oberflächenschichten in die Gleichungen eingesetzt werden, bleibt unter Tharsis stets ein starker, unerklärter Gravitationsrest übrig. Das niederländische Team sieht darin einen eindeutigen Beweis für das Vorhandensein eines gewaltigen Mantelplumes – einer massiven Säule heißen Gesteins, die sich durch die starre Lithosphäre nach oben durchdrückt.
Von kleinen Beben zur präzisen Kartierung des Planeteninneren
Bevor die InSight-Sonde auf dem Roten Planeten landete, waren theoretische Modelle des Marsuntergrunds voller Unsicherheiten. Schätzungen zur Krustendicke wichen in verschiedenen Facharbeiten um das Dreifache voneinander ab. Die genaue Tiefe der Lithosphäre und die Eigenschaften des Kerns blieben große Unbekannte.
Die hochempfindlichen Instrumente der Sonde begannen jedoch, ein Marsbeben nach dem anderen aufzuzeichnen. Aus der detaillierten Analyse, wie sich seismische Wellen bogen und mit welcher Geschwindigkeit sie sich durch das Innere ausbreiteten, konnten Experten schließlich die genaue Steifigkeit und Mächtigkeit einzelner innerer Schichten bestimmen.
Erst auf Basis dieser soliden Daten konnte ein neues, wesentlich genaueres Gravitationsmodell entwickelt werden. Sobald die Wissenschaftler die korrekte Krustendicke zusammen mit den Mantelströmungen berücksichtigten, ergab das Gesamtgravitationsfeld ein stimmiges Bild. Übrig blieb lediglich eine einzige markante Anomalie tief unter Tharsis – ein eleganter Beweis für die Theorie des aufsteigenden Mantelplumes.
Lehrbücher neu schreiben: Mars ist offenbar keine tote Welt
Gängige Schulbücher beschrieben den Mars jahrzehntelang als endgültig erloschenen Planeten. Er galt als gefrorene, stille Welt, deren Vulkane bereits vor vielen Millionen Jahren erkaltet waren. Die aktuelle Forschung stellt dieses traditionelle Bild nun radikal infrage.
Die Existenz eines aktiven thermischen Plumes unter Tharsis deutet unmissverständlich darauf hin, dass der Mars seine innere Dynamik und Wärme weit länger bewahrt hat, als je jemand angenommen hatte. Auch wenn die Oberfläche völlig ruhig wirken mag, strömen in den Tiefen des Planeten nach wie vor gewaltige Ströme geothermischer Energie.
Mit dieser Erkenntnis stimmen weitere geologische Befunde überein. Bestimmte marsianische Meteoriten, die sogenannten Shergottite, zeigen, dass auf dem Planeten noch vor weniger als 200 Millionen Jahren vulkanische Aktivität stattfand. Im Maßstab des Alters unseres Sonnensystems ist das ein geradezu aktuelles Ereignis.
Sollte diese gewaltige Säule heißen Gesteins weiter aufsteigen, könnte das in ferner Zukunft zu einer Wiederbelebung vulkanischer Aktivität führen. Zwar keine verheerenden Supereruptionen, aber allmähliche Lavaausbrüche und massive Gasfreisetzungen könnten das lokale Klima und die Atmosphäre dauerhaft verändern.
Was bedeutet das für künftige Marsmissionen?
Obwohl die vorliegenden Daten äußerst überzeugend sind, fordern Wissenschaftler eine spezialisierte Weltraummission, die langfristig ausschließlich feine Veränderungen im Gravitationsfeld überwacht. Die Bewegung eines aktiven Mantelplumes verursacht langsame Schwerpunktverschiebungen, die ein Netzwerk hochempfindlicher Satelliten erfassen könnte.
Für die Planung zukünftiger Missionen mit menschlicher Besatzung sind diese Informationen über innere Wärme absolut entscheidend. An Orten, wo der Planet noch geothermische Energie besitzt, könnte es künftig deutlich einfacher sein, unterirdisches Eis in flüssiges Wasser umzuwandeln. Gleichzeitig muss bei der Planung ein gewisses Risiko stärkerer Bodenerschütterungen berücksichtigt werden, auch wenn diese Wahrscheinlichkeit derzeit noch sehr gering ist.
Ein Blick auf unsere planetaren Nachbarn liefert interessanten Kontext. Während die Erde tektonisch und vulkanisch extrem aktiv bleibt und die Venus einem riesigen Schnellkochtopf mit starkem Treibhauseffekt gleicht, steht der Mars irgendwo dazwischen. Wissenschaftler betrachten ihn nicht mehr als toten Felsbrocken, sondern eher als ein gewaltiges Glutnest, das langsam abkühlt – aber noch lange nicht erloschen ist.
Für künftige Generationen von Forschern hört der Rote Planet damit auf, eine bloße gefrorene Fossilie zu sein. Auf der Oberfläche ist zwar kein Glühen zu sehen, aber in den dunklen Tiefen des Mars verbirgt sich eine stille, gewaltige Kraft, die langsam den Lauf der planetaren Zeit selbst neu schreibt.
