Rätsel um das Mars-Magnetfeld: Neue Erkenntnisse aus Simulationen

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die Entschlüsselung des Mars-Magnetfelds hat Wissenschaftler lange beschäftigt. Neue Simulationen könnten nun Licht ins Dunkel bringen und erklären, warum der Mars einst ein starkes Magnetfeld besaß, das heute nur noch in Resten vorhanden ist.

Der Mars, unser roter Nachbarplanet, hat die Wissenschaft lange vor ein Rätsel gestellt: Wie konnte er ein Magnetfeld besitzen, obwohl ihm ein fester Innenkern fehlt, der für einen Magnetdynamo entscheidend ist? Diese Frage könnte nun durch neue Forschungsergebnisse beantwortet werden. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass der Marskern vollständig flüssig ist und mehr leichtere Elemente enthält als der Erdkern. Diese Erkenntnisse stammen von der NASA-Raumsonde MarsInSight, die 2023 seismische Messdaten lieferte.

Im Gegensatz zur Erde, deren Magnetfeld durch die Wechselwirkung von Strömungen im äußeren, flüssigen Erdkern mit dem festen Innenkern erzeugt wird, besaß der Mars bis vor etwa 3,7 Milliarden Jahren ebenfalls ein Magnetfeld. Doch dann verschwand es, und der Planet verlor einen Teil seiner Atmosphäre und seines Wassers. Heute sind nur noch magnetisierte Gesteine auf der Südhalbkugel des Mars Zeugen dieses einstigen Magnetfelds.

Die Frage, wie der Mars sein Magnetfeld ohne festen Innenkern erzeugen konnte, führte zu intensiven Forschungen. Chi Yan von der University of Texas in Austin und ihr Team haben mithilfe von Computersimulationen das Geschehen im Marsinneren nachgebildet. Sie untersuchten, ob und wie Strömungen in einem vollständig flüssigen Eisenkern Magnetfelder erzeugen können. Die Ergebnisse zeigen, dass auch ohne festen Innenkern ein Magnetfeld entstehen kann, allerdings mit anderen Strömungsdynamiken als bei der Erde.

Besonders überraschend war die Entdeckung, dass das Marsmagnetfeld asymmetrisch war. Diese Asymmetrie könnte durch Unterschiede in der Wärmeleitung des Marsmantels in Kombination mit den Konvektionsströmungen im Kern erklärt werden. Die Simulationen zeigten, dass sich das Magnetfeld auf der Südhalbkugel des Mars konzentrierte, was durch regionale Unterschiede im Wärmeaustausch an der Kern-Mantel-Grenze verstärkt wurde.

Diese neuen Erkenntnisse könnten auch Hinweise auf die frühe Erde liefern. Geologen haben entdeckt, dass die Erde schon vor 4,2 Milliarden Jahren ein starkes Magnetfeld besaß, lange bevor der innere Erdkern fest wurde. Dieses frühe Magnetfeld muss ebenfalls von einem vollständig flüssigen Kern erzeugt worden sein. Beim Mars kam es jedoch nie zu einer Kristallisation des Kerns, was letztlich zum Verschwinden seines Magnetfelds führte.

Die Forschungsergebnisse stützen die Messdaten der Mars InSight Mission und liefern eine plausible Erklärung für das Magnetfeldrätsel des Mars. Sie zeigen, dass ein flüssiger Kern durchaus in der Lage ist, ein planetenumspannendes Magnetfeld zu erzeugen, auch wenn die Dynamiken anders sind als bei einem festen Innenkern. Diese Erkenntnisse könnten auch für das Verständnis anderer planetarer Magnetfelder von Bedeutung sein.

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