14. Mai. 2020
Perspektivischer Blick auf Horste und Gräben in Ascuris Planum.

Perspektivischer Blick auf Horste und Gräben in Ascuris Planum.

Auf den Aufnahmen der Mars-Kamera HRSC, die vom DLR betrieben wird, sind die Spuren gewaltiger tektonische Kräfte, die auf die Oberfläche wirkten, sichtbar. Das abgebildete Gebiet befindet sich nordöstlich der großen Vulkanregion Tharsis, eine magmatische Aufwölbung von etwa fünf Kilometern Höhe. Während ihrer Entstehung kam es zu massiven Dehnungsspannungen in der Marskruste. Diese Spannungen verwandelten große Regionen in Horst- und Graben-Landschaften. Die hier gezeigten Bruchstrukturen sind Ausläufer der über tausend Kilometer langen Gräben von Tempe Fossae, die in ihrer Entstehung mit dem kenianischen Great Rift Valley verglichen werden können.

Die Bilder der Mars-Kamera HRSC (High Resolution Stereo Camera) zeigen eine tektonisch stark deformierte Mars-Landschaft nördlich von Labeatis Fossae in der Region Tempe Terra. Hier werden die gewaltigen Kräfte sichtbar, die einst von unten auf die Marskruste durch den Aufstieg großer Magmablasen einwirkten. Diese stemmten sie nach oben und führten zu vulkanischer und tektonischer Aktivität. Die Stereokamera HRSC (High Resolution Stereo Camera) kartiert seit 2004 im Rahmen der ESA-Mission Mars Express den Roten Planeten. Sie wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt und wird von dort betrieben.

Das abgebildete Gebiet befindet sich nordöstlich der großen Vulkanregion Tharsis, wo es viele weitere solcher geologischen Strukturen gibt. Die Tharsis-Region hat einen Durchmesser von mehreren tausend Kilometern und ist damit beinahe so groß wie Europa. Tharsis ist eine magmatische Aufwölbung von etwa fünf Kilometern Höhe, die im Laufe von mehreren Milliarden Jahren entstanden ist. Während der allmählichen Aufwölbung und der Belastung der Lithosphäre durch die vulkanischen und plutonischen Gesteine kam es zu massiven Dehnungsspannungen in der Marskruste. Diese Spannungen verwandelten große Regionen in Horst- und Graben-Landschaften.

Tempe Terra ist das am weitesten nördlich gelegene Hochlandgebiet auf dem Mars. Die Landschaft ist geprägt von zahlreichen tektonischen Dehnungsstrukturen, Schildvulkanen und erstarrten Lavaströmen. Die hier gezeigten Bruchstrukturen stellen die südwestlichen Ausläufer der über tausend Kilometer langen Gräben von Tempe Fossae dar, die in ihrer Entstehung mit dem kenianischen Great Rift Valley auf der Erde, einem Teil des Ostafrikanischen Grabens, verglichen werden können.

Die von tektonischen Kräften geprägte Region Tempe Terra.

Bild: NASA/JPL (MOLA); FU Berlin
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Die von tektonischen Kräften geprägte Region Tempe Terra.

Bild: NASA/JPL (MOLA); FU Berlin

Wie entstehen Horst-und-Graben-Strukturen?
Die auf den HRSC-Bildern zu sehende Region zeigt wie im Lehrbuch eine sogenannte Horst- und Graben-Tektonik. Wird eine starre, spröde Gesteinskruste gedehnt, beispielsweise weil der Untergrund angehoben wird, gerät die darüber liegende Oberfläche unter Spannung. Steigt die Dehnungsspannung über die für das Gestein "erträglichen" Grenzwerte, kommt es zu einem Aufbrechen der Kruste entlang mehr oder weniger steil einfallender Bruchflächen: Eine „Störungszone“ entsteht. Dehnt sich die Kruste weiter, rutschen große Gesteinsblöcke entlang der Bruchflächen mehrere hundert Meter, stellenweise auch ein- bis zweitausend Meter in die Tiefe: Über viele Millionen Jahre entsteht so ein tektonischer Graben. Die zu beiden Seiten stehen gebliebenen Blöcke überragen nun die Landschaft und bilden die dazu gehörigen Horste. Das Wortpaar "Horst und Graben" hat seinen Ursprung im frühen, mittelalterlichen Bergmannsdeutsch und wurde nach dem Etablieren der Geologie als "Erdwissenschaft" in deren Sprachgebrauch übernommen. Es wird in diesem Wortlaut auch in anderen Sprachen verwendet.

Ein Wechsel im "Stress-Regime"
Bei Tempe Terra handelt es sich um einen Teil der Marskruste, der über einen sehr langen Zeitraum der Marsgeschichte unter hoher tektonischer Spannung gestanden haben muss. Die meist parallelen Gräben haben einen Verlauf von Nordosten nach Südwesten. Allerdings gibt es auch Gräben, die diese Hauptrichtung schneiden. Dies weist auf eine Veränderung in der Orientierung des Spannungsfelds hin. Vor allem im Süden verlaufen einige Brüche nahezu rechtwinklig zur vorherrschenden Hauptausrichtung der Störungen.

Vielfältige Landschaft
Im nördlichen Teil zeigt die Landschaft ein deutlich sanfteres Profil. Die Gräben sind zum Teil von schuttbedeckten Gletschern verfüllt, die in diesen Breitengraden charakteristisch für alle steileren Hänge sind. Oben im Bild sind sogenannte Runzelrücken (engl. "wrinkle ridges") zu erkennen. Diese entstanden in der Region Tempe Terra durch Kompressionsspannungen und sind als konzentrischer Ring um ganz Tharsis herum ausgeprägt. Aber auch Abtragungsprozesse haben diesen nördlichen Teil der Region geprägt: Das Auswurfmaterial eines kleinen Kraters ragt wie ein Podest aus der umliegenden Landschaft empor. Solche Kratertypen entstehen immer dann, wenn das Auswurfmaterial deutlich widerstandsfähiger gegenüber Erosionsprozessen ist als das Oberflächengestein. Es bildet eine erosionsbeständige Lage, die nach der Abtragung des umliegenden Materials ein Plateau um den Krater entstehen lässt.

Alle Bilder in hoher Auflösung und weitere Bilder der HRSC finden Sie in der Mars Express-Bildergalerie auf flickr.


Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt