Naturwunder ...: Planet Mars (9) - (Oberfläche) Elysium

Sonntag, 18. September 2011

Planet Mars (9) - (Oberfläche) Elysium - Vulkane

Elysium – eine kleine, aber feine Vulkanprovinz

Erwähnt in Friedrich Schillers (1759-1805) „Ode an die Freude“ bezeichnet „Elysium“ in der griechischen Mythologie die „Insel der Seligen“, die, vom Okeanos umflossen, den Seelen der toten Helden eine Heimat bietet. Auf dem Mars bezeichnet sie eine Landschaft, die ähnlich wie Tharsis von einer Anzahl größerer Vulkane beherrscht wird. Sie ist aber nicht nur durch die Vulkane interessant. Der südliche Teil von Elysium Planitia hat auch eindrucksvolle Zeugnisse aus einer Zeit hinterlassen, wo mächtige Wasser- und Schlammfluten landschaftsformende Kräfte freigesetzt haben.

Elysium-Vulkane

Bei den drei großen Elysium-Vulkanen handelt es sich (von Norden nach Süden) um Hecates Tholus, Elysium Mons und Albor Tholus, der besonders durch seine ~30 km messende Caldera auffällt. Sie bilden ein flaches gleichschenkliges Dreieck, wobei Elysium Mons (der sich rund 16 km über die Nullinie der Marsoberfläche erhebt) das Zentrum der Elysium-Aufwölbung kennzeichnet. Mit einer mittleren Höhe von 5 km ist sie jedoch nur halb so hoch wie das flächenmäßig bedeutend größere Tharsis-Plateau. Auch scheint sie nach Kraterzählungen auch älter als die Tharsis-Aufwölbung zu sein.

Die drei großen Elysium-Vulkane Hecates Tholus, Elysium Mons und Albor Tholus (unten). Quelle JPL, NASA

Hecates Tholus

Der nördlichste der drei großen Elysium-Vulkane hat einen Durchmesser von 183 km und erhebt sich ~5300 m über seine Umgebung. Seine Flanken, die etwas steiler sind als die der großen Schilde auf Tharsis, zeigen Strukturen, die auf Lavaströme, Vergletscherungen sowie – wie radial verlaufende talartige Strukturen zeigen – auf die Arbeit fließenden Wasser hinweisen. Auch scheinen pyroklastische Eruptionen in der Vergangenheit beim Aufbau des Vulkans eine Rolle gespielt zu haben. Insbesondere im Westteil glauben einige Geologen Hinweise dafür gefunden zu haben (Hauber et.al. 2005).

Westliche Flanke und Gipfelcaldera von Hecates Tholus. Die Reihen von „Pitch-Kratern“ stellen eingestürzte Lavakanäle dar. Die feinen, radial zum Fuß des Vulkans verlaufenden Rinnen werden als Abflußkanäle gedeutet die entstanden sind, als bedingt durch geothermische Aktivität eine den Vulkan bedeckende Eisschicht abgeschmolzen ist (Fassett, Head, 2005). Untersuchungen, insbesondere an der großen westlichen Depression an der Vulkanbasis, zeigen, daß letzte glaziale Prozesse vor 5 bis 25 Ma stattgefunden haben müssen (Hauber et.al. 2005). Quelle JPL, NASA, MGS

Im Vergleich zur Größe des Vulkans ist die Gipfelcaldera mit einem Durchmesser von ~10 km relativ klein (man vergleiche mit Albor Tholus). Ihre Tiefe liegt bei ~600 m. Trotzdem zeigt sie eine recht komplexe Struktur, die mehrfache Einbrüche der leicht asymmetrisch ausgerichteten Magmakammer dokumentiert. Durch Impaktkraterstatistiken konnten Neukum et.al. (2004) für die äußere und größte Struktur ein Alter von ~ 1Ga abschätzen. Die darin eingebetteten Kollapsstrukturen sind ~300 Ma sowie ~100 Ma alt. Von dort ausgehend ist auf den Flanken eine Vielzahl von Abflußrinnen zu sehen, die beim Abschmelzen von Gletschereis entstanden sein sollen.

Hekates Tholus mit seiner asymmetrischen, mehrere Einbrüche dokumentierenden großen Gipfelcaldera. Quelle NASA

Elysium Mons

Genaue flächendeckende Höhenmessungen mit Hilfe des Laser-Höhenmessers von MGS (MOLA – Mars Orbiter Laser Altimeter) der Elysium-Region zeigen, daß Elysium Mons nur die Spitze einer riesigen Aufwölbung von ca. 2000 km Durchmesser ist, die in ihren äußeren Flanken auch noch die anderen beiden großen Vulkane aufnimmt. Elysium Mons selbst ist ein flacher Kegel mit einer Hangneigung zwischen 0.1 und 0.9°, wobei der stärkste Anstieg auf der Nordwestseite zu beobachten ist. Der zentrale Vulkankegel hat einen Basisdurchmesser von 375 km, erreicht eine Höhe von 14 km und endet in einer sehr gleichmäßigen runden Caldera, die sonst keine weiteren Substrukturen zeigt. Sie ist ungefähr 100 m tief und besitzt einen Durchmesser von ~14 km. Von ihr gehen eine Anzahl eingebrochener Lavaröhren und Risse aus. Es scheint, daß der größte Teil der ausgetretenen Lava über derartige Drainagesysteme zum Fuß des Vulkans abgeleitet wurde, denn am Calderarand sind nur schwache Hinweise für flächenmäßige Lavaabflüsse auszumachen. Auch wurden auch hier im westlichen Bereich des Vulkans morphologische Strukturen gefunden, die auf eine ehemalige Eisbedeckung hindeuten. Elysium Mons ist, obwohl er im Zentrum der Region steht, der Jüngste und auch der Größte der drei Vulkane. Zuerst entstand Hecates Tholus und etwas später der 850 km südlicher gelegene Albor Tholus.

Gipfelcaldera von Elysium Mons. Quelle JPL, NASA

Albor Tholus Der Basisdurchmesser von Albor Tholus beträgt ~160 km und seine Höhe 4.5 km. Sein auffälligstes Merkmal ist die große (Durchmesser 30 km) und tiefe (~3 km) sowie aus mehreren kleineren Einsturzkratern bestehende Gipfelcaldera. Datierungen auf der Grundlage der HRSC-Aufnahmen von Mars Expreß ergaben für die einzelnen Einsturzkessel ein Alter von ~2.2 Ga, ~1.6 Ga, ~600 Ma und ~500 Ma (Neukum et.al. 2004). Aus diesen Aufnahmen ließ sich auch eine beeindruckende 3D-Ansicht errechnen, auf der man sich den bemerkenswerten Umstand, daß die Tiefe der Caldera fast der Höhe des Vulkans entspricht, plastisch vor Augen führen kann.

Die ~3 km tiefe Gipfelcaldera von Albor Tholus ist im Vergleich zu irdischen Vulkanen dahingehend ungewöhnlich, daß sich ihr Boden nur 1.5 km oberhalb der Vulkanbasis befindet. Quelle ESA, Neukum

Albor Tholus auf einer Aufnahme des Viking Orbiters. Quelle NASA

Apollinaris Patera südöstlich von Elysium Planitia

Zum Abschluß soll noch ein weiterer erloschener Vulkan außerhalb der Elysium-Aufwölbung erwähnt werden. Er befindet sich an der südöstlichen Grenze zu Terra Cimmeria nördlich des Gusev-Kraters, der nach den Untersuchungen des Marsrovers Spirit in der Frühgeschichte des Mars einmal mit flüssigem Wasser ausgefüllt war. Dieser Vulkan, Apollinaris Patera, ist ungefähr 5 km hoch und besitzt eine riesige Caldera von fast 80 km Durchmesser. Da er ziemlich genau an der Grenze der „Marsdichotomie“ liegt, ist sein Basisdurchmesser nicht einfach zu bestimmen. Er liegt ungefähr zwischen 200 und knapp 300 km.