Freitag, 30. September 2011

Igel


Durch meinen Garten streifen nachts und selten auch einmal am Tag Igel (Erinaceus europaeus) auf ihrer Pirsch nach fetten Nacktschnecken, die sie mit lauten Schmatzen verzehren. 




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Mittwoch, 28. September 2011

Hornissen aus der Nähe

Hornissen - ein Gastbeitrag von Werner Schorisch, Zittau.


Die Hornisse (Vespa crabo) gehört zu den bei uns streng geschützten Insekten, d.h., diese Tiere und deren Nester dürfen nicht zerstört werden. Ob das jeder weiß, sei dahingestellt. Interessant ist aber auch, daß die Hornisse neben ihren recht großen Facettenaugen zusätzlich noch drei kleine, im Dreieck angeordnete Nebenaugen, die sogenannten "Ocellen", besitzt. Sie dienen wahrscheinlich als unterstützende Orientierungshilfe oder sie stellen ein Gleichgewichtsorgan dar.




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Impressionen aus dem Isergebirge (Siechhübel)

Isergebirge im Umfeld der Tafelfichte und des Siechhübel - Ein Gastbeitrag von Björn Ehrlich, Zittau-Hörnitz.



Die Wanderung führt hinein in das Herz des Isergebirges. Direkt am Parkplatz beim Wittighaus (Smědava) beginnt die Tour mit einem zügigen Aufstieg zum Hochplateau des Gebirges. Ziel sind der Schwarze Berg (Černá hora) und der Siechhübel (Jizera). An der ersten Wegmarkierung überqueren wir die Weiße Wittig (Bílá Smědá)  und schlagen den unmarkierten Weg ein, der östlich um den Wittigberg (Smědavská hora) herum läuft. Steil fällt der Berg hier ab und man hat einen wunderbaren Ausblick auf Oberweißbach (Bílý Potok) und den östlichen Isergebirgskamm mit Tafelfichte (Smrk) und Käuligem Berg (Paličník) bis hin zu den Raubschützfelsen (Pytlácké kameny) im Südosten und später zu den Mittagssteinen (Polední kameny).

Am Sattel (Sedlo Holubniku) unterhalb des Schwarzen Berges besteht noch die Alternative für einen  Abstecher zum Gipfel des Taubenhaus (Holubnik), dies ist aber mit einem (lohnenswerten) Mehrweg von ca. 3 km verbunden und natürlich der einzuplanenden Zeit, um sich von der Aussicht faszinieren zu lassen. Die Wege zum Taubenhaus wie auch zum Schwarzen Berge führen durchs Moor und sind durch Holzsteige gesichert. Am Kamm des Schwarzen Berges wird auf zwei Aussichtspunkte hingewiesen, auf 'Teufelsruh' (Čertův odpočinek) und die Schneetürmchen (Sněžné věžičky). Teufelsruh ist ein bekannter Felsen und man mag sich gut vorstellen, wie sich der Gehörnte bequem in dem scheinbar in den Felsen eingelassenen Sitz niederließ und den Blick auf die westlichen Iserberge genossen haben mag. Auch der Name 'Schneetürmchen' scheint den Habitus der zierlichen Felsgebilde hier am östlichen Kamm des Schwarzen Berges trefflich zu beschreiben.  Der Aufstieg auf einen der Felsen ist gesichert, so dass man bedenkenlos hinauf gelangt und sich an dem Panorama des östlichen Gebirgskammes erfreuen kann.

Krönender Abschluss der heutigen Tour ist der Aufstieg zum Siechhübel. Mit einer Höhe von 1122 m ist er zwar nur die dritthöchste Erhebung des Gebirges, er darf sich aber wohl durch seine Gestalt, das raue Klima und die wilde Natur ringsum als König der Iserberge betrachten. Rudolf Kauschka hat ihm das folgende Gedicht gewidmet

Siechhübel

Du doppelt gekrönter,
du bist der dunkelste und mächtigste,
du der stolzeste und prächtigste
meiner Heimatberge:
du bist ihr königliches Herz.

Wie lieb ich Deinen Morgen,
wenn Wind und warmes Licht dein Taugezweige trocknen
und unter hohe Farren flüchtet sich die Nacht.
Dein Atem dampft, aus deinen hohen Forsten,
o wie fliegen die stolzen Falken in den Tag!

Am Abend ruht der runde Mond
ein Weilchen noch auf Deinen Wipfeln aus
und steigt dann hoch und heiter in die blaue Nacht.
In weißen Schleiern geistern die Moore unter dir,
dein letztes Finkenlied ist längst verhallt,
du schweigst und ruhst. Doch nun :
mächtig und wild durchreißt
ein Hirschruf deine Nacht.
Wie hallt er mir ins Herz!

Ich war im Dämmern rasch emporgestiegen,
ich lag die halbe Nacht auf dem granitnen Gipfelfirst
und träumte wachend :
in heiligen Schauern flog die Jugend mir vorbei.

















Planet Mars (12) - Oberfläche - Grabenbrüche - Valles Marineris III


Entstehung des Valles Marineris
Eine Theorie, welche die Morphologie und die Entstehungsgeschichte des Valles Marineris in allen Aspekten befriedigend erklärt, gibt es noch nicht. Einigkeit besteht aber auf jedem Fall darin, daß es sich bei den Hauptgräben sowie dem Noctus Labyrinthus um tektonische Strukturen handelt, die mit der Aufwölbung des Tharsis-Plateaus etwas zu tun haben. Für die Ausformung, Ausweitung und Ausräumung der Chasmata haben dagegen neben horizontal wirkenden tektonischen Kräften Wasser (flüssig und in Form von Eis) und Wind sowie die Schwerkraft eine jeweils eigene Rolle gespielt. Insbesondere müssen in der Vergangenheit einmal riesige  Wassermengen geflossen sein, allein um die nördlichen Ausflußtäler mit ihren eindeutigen Fließstrukturen in das Chryse-Becken zu erklären. Dabei ist noch zu beachten, daß die meisten dieser landschaftsformenden Ereignisse in der Frühgeschichte des Mars stattgefunden haben (zumindest vor mehr als 2 Milliarden Jahren), da später die tektonischen Kräfte nachließen und auch das Klima zunehmend arider wurde.

Daß es im Bereich von Diapiren zu Aufwölbungen in der Lithosphäre kommt, ist ein von der Erde her bekanntes Phänomen. Dabei werden Spannungsfelder mit einer Horizontalkomponente aufgebaut, die, wenn die Zugkräfte den Gesteinszusammenhang übersteigen, zu radial ausgerichteten tektonischen Bruchstrukturen führen. Das Zentrum eines Plumes kann man deshalb im Prinzip über den Konvergenzpunkt der von ihm verursachten radialen Brüche identifizieren. Auf der Erde sind im Gegensatz zum Mars durch die Plattentektonik die Verhältnisse i.d.R. komplexer und die dabei entstehenden Bruchstrukturen kurzlebiger, da sie oftmals in relativ kurzer Zeit überformt werden. 

Im Bereich der Tharsis-Aufwölbung auf dem Mars haben sich die tektonischen Brüche bis heute gut sichtbar erhalten, so daß man ihre Lage mit den Mitteln der Fernerkundung sehr sicher bestimmen kann. Man hat dabei mehrere Spreizungszentren festgestellt, wobei im Zusammenhang mit dem Valles Marineris nur das Zentrum, welches fast mit dem Vulkan Pavonis Mons zusammenfällt, von Interesse ist. Eine dazu asymmetrische Bruchstruktur ist das Labyrinth der Nacht, wo die Oberfläche in eine netzartige Struktur aufgerissen wurde. Radial dazu, ausgehend von Pavonis Mons, setzen sich die beiden engeren Hauptgräben des Valles, Ius Chasma und Coprates Chasma, fort. Sie werden von weiteren, z.T. nicht mehr vollständig aufgebrochenen Grabenstrukturen (z.B. Coprates Catena) begleitet, die auch tiefere Bruchstrukturen im Tharsis-Plateau nachzeichnen. Im Prinzip hat man es hier mit Grabenbrüchen, ähnlich dem Oberrheingraben in Deutschland, zu tun. Nur daß die Ausmaße natürlich in keiner Weise vergleichbar sind: Entlang von tiefen und zueinander parallelen Brüchen sind bei andauernder Extension die mittleren Grabenteile mehrere 1000 Meter abgesunken, wodurch die sehr steilen Grabenkanten entstanden sind. Durch eine Vielzahl erosiver Prozesse (bei denen Hangrutschungen sowie der Einfluß von Wasser eine große Rolle gespielt haben muß) kam es im Lauf der Zeit zu Talerweiterungen, wie man es deutlich an dem ausladenden Charakter mancher Chasmata erkennen kann. 

Teile der Canyons des Valles Marineris müssen einmal Seen beherbergt haben, die einmal relativ plötzlich nach Osten abgeflossen sein müssen. Dabei entstanden die noch heute gut sichtbaren Fließstrukturen im Bereich von Capri und Eos Chasma sowie die Ausflußtäler Tiu und Simud Chasma, welche die riesigen Wassermassen in  das Chryse-Becken ableiteten. Diese wahrscheinlich katastrophalen Vorgänge haben irgendwann zwischen 3.7 und 3.0 Ga stattgefunden (NEUKUM, HARTMANN, 2001), wie Kraterzählungen in diesem Bereich ergeben haben.

Anordnung tektonischer Gräben im östlichen Teil der Tharsis-Aufwölbung um den Vulkan Pavonis Mons (blau), der fast mit deren Spreizungs¬zentrum zusammen fällt. Das Valles Marineris zeichnet eine besonders ausgeprägte, radial zu Pavonis Mons verlaufende Grabenstruktur nach, die teilweise durch  fortschreitende Randerosion stark verbreitert ist.   Quelle Nature, McKenzie, Nimmo

Die Frage ist, wo die zur Ausformung dieser gigantischen Ausflußtäler notwendigen Wassermassen eigentlich hergekommen sind. Eine durchaus plausibel klingende Hypothese geht davon aus, daß das Wasser aus Grundeis stammt, welches damals das Gebiet der sich öffnenden Grabenbrüche bedeckte. Aufgrund der bereits erwähnten instabilen Lage der Rotationsachse des Mars könnten in der Vergangenheit auch heute äquatorial liegende Bereiche einmal eine den Polkappen ähnliche Eisbedeckung besessen haben, die irgendwie plötzlich aufgeschmolzen ist.


Auf dieser farbcodierten Höhenkarte (MOLA, MGS) sind eindrucksvoll die Ausflußstrukturen, ausgehend vom östlichen Ausgang des Coprates Chasma über Capri und Eos Chasma, zu erkennen, die in das westliche Simud Vallis und das etwas östlichere Tiu Vallis übergehen und schließlich in das Chryse Becken (Chryse Planitia) münden. Die flußähnliche Struktur rechts der Mitte ist  Ares Vallis. Sein Einzugsgebiet umfaßt u.a. Iani Chaos an der Nordgrenze von Margaritifer Terra.  Quelle NASA, JPL, MOLA, MGS, Google Mars

Die Wärmemenge, die dafür notwendig ist, kann nur durch vulkanische Prozesse aufgebracht werden. In Frage kommen dafür sogenannte Spaltenintrusionen, die man in der Geologie gewöhnlich als Dikes bezeichnet. Darunter versteht man plattenförmige Intrusionskörper, die diskordant zu ihrem Nachbargestein verlaufen und selbst auf der Erde eine beachtliche Länge (und Volumen) erreichen können (Beispiel Great Dyke in Simbabwe, 550 km lang, bis 12 km breit). Sie entstehen, wenn in tektonischen Spalten Magma aufsteigt und dessen Volumen ausfüllt. Ist es erstarrt, dann entsteht so etwas wie ein riesiger Gesteinsgang.

Derartige Intrusionskörper kommen hauptsächlich in Form vieler, mehr oder weniger parallel angeordneter Strukturen vor, die man als Dike-Schwärme bezeichnet. Sie besitzen oft einen Konvergenzpunkt, der das Zentrum einer Diapir-induzierten Aufwölbung darstellt. Auf der Erde ist der MacKenzie-Dike-Schwarm nordwestlich der Hudson-Bay mit am besten erforscht. Sein Konvergenzpunkt befindet sich über dem MacKenzie hot spot, von dem aus sich nach Süden und Südost tektonische Risse ausgebildet haben, die von unten mit magmatischen Intrusionen verfüllt worden sind. Die aus den Spalten ausgetretenen mafischen Laven haben dabei vor mehr als 1.27 Ga eine riesige, 2 bis 3 km mächtige Flutbasaltprovinz erschaffen.


Mackenzie-Dike-Schwarm auf dem westlichen Kanadischen Schild (Slave-Kraton). Quelle USGS

Eine ähnliche Konstellation kann man auch in den tektonischen Brüchen in der östlichen Tharsis-Region mit dem Schildvulkan Pavonis Mons als Konvergenzpunkt erkennen, vorausgesetzt man deutet sie etwas unkonventionell als Dike-Schwärme (Mackenzie, Nimmo, 1999).  Diese Interpretation bietet eine Anzahl von interessanten Möglichkeiten, die besonderen morphologischen Strukturen des Valles und seiner anschließenden Ausflußtäler zu erklären.

Daß diese These nicht weit hergeholt ist, erkennt man, wenn man das Länge zu Breite-Verhältnis (Aspekt) von irdischen Dikes (die i.d.R. kürzer sind) mit denen der genannten tektonischen Gräben auf dem Mars vergleicht. Es zeigt sich gerade in diesem Parameter eine große Übereinstimmung, die eine Deutung dieser Strukturen als Spaltenintrusionen durchaus nahelegt. Wenn das in einer Spalte aufsteigende Magma die Oberfläche nicht erreicht, wird es, wenn es aufgrund der Abkühlung schrumpft, auf der Oberfläche einen flachen und schmalen Graben hinterlassen, der sich bis auf das zu geringe Aspektverhältnis kaum von gewöhnlichen tektonischen Gräben unterscheiden läßt. 

Die Interpretation der radial zu Pavonis Mons angeordneten „Schwärme“ von langen Gräben als Dikes führen in etwa zu Folgendem, hier nur vereinfacht wiedergegebenen Szenario: 

Ausgangspunkt
Vor mehr als drei Milliarden Jahren (im Noachian und frühen Hesperian) war der Bereich der Tharsis-Aufwölbung mit einer dicken Permafrostschicht bedeckt, die sehr viel Wasser (man schätzt ~ 20%) enthalten hat. Ursache könnte eine für die Vereisung dieses Gebietes günstige Lage der Rotationsachse des Planeten gewesen sein. Hinweise darauf liefern die in den Chasmatas gefundenen geschichteten Sedimente. 

Unter dem Vulkan Pavonis Mons befindet sich ein aufsteigender Ausläufer des Tharsis-Plumes, der von unten gegen die Lithosphäre drückt und dabei horizontal wirkende Zugkräfte im Gesteinsverbund erzeugt.

Dikes-Bildung und Aufschmelzung des Grundeises
Werden die Zugkräfte so groß, daß der Gesteinsverbund diesen Kräften nicht mehr widersteht, dann bilden sich eine Vielzahl von radial zum hot spot angeordnete tektonische Brüche, die sich weiten und in die sehr schnell basaltische Magmen aus der darunter liegenden Magmakammer eindringen um schließlich lange, plattenartige Intrusionskörper entstehen zu lassen – Dikes. In manchen Bereichen können dabei aber auch „klassische“ Grabenbrüche entstehen, wo deren innerer Teil in das frei werdende Volumen absinkt. Aber auch hier sind an den Brüchen Intrusionen möglich und wahrscheinlich.

Die in den Spalten aufsteigenden Magmen mit einer Temperatur von ~1500 K stellen ein großes oberflächennahes Wärmereservoir dar, daß in der Lage ist, im Laufe ihrer Abkühlungszeit eine große Menge Wasser aus dem Permafrostboden in ihrem Einflußbereich aufzuschmelzen. Dieses Schmelzwasser könnte sich u.a auch als Seen in den damals noch abflußlosen Tälern des Valles Marineris angesammelt haben.

Angenommen, das Vallis Marineris ist die Oberflächenrepresentation eines riesigen Dikes von ca. 3000 km Länge mit einem Volumen in der Größenordnung von 10^6 km³, dann sollte sein Wärmeinhalt ausreichen, auch unter Marsbedingungen eine große Menge Grundeis (wie es in den Permafrostböden der gemäßigten Breiten auch heute noch vorhanden ist) aufzuschmelzen und über mehrere Millionen Jahre flüssig zu halten. Vergleicht man die spezifische Wärme und die spezifische Schmelzwärme von Wasser (cEis = 2220 J kg^(-1)  K^(-1); LS=333 kJ kg^(-1))  mit der von Basalt (cB=1200 J kg^(-1)  K^(-1); LS=560 kJ kg^(-1)), dann kann man abschätzen, daß die Wärmemenge, die bei der Abkühlung einer basaltischen Intrusion von ca. 1500 K auf 200 K freigesetzt wird völlig ausreicht, um ungefähr die vierfache Masse dieser Intrusion an Eis zu schmelzen.  

Aufgrund der Geometrie eines Dikes (diskordant zur Umgebung aufrechtstehende Gesteinstafel) bildet sich entlang dessen Längsachse (=Grabenverlauf) auf der Oberfläche ein Bereich mit einem erhöhten Wärmefluß aus, der zu einem rechts und links der Achse abfallendem Temperaturfeld führt. Dieses Temperaturfeld und dessen zeitliche Entwicklung kann mathematisch simuliert werden, um unter mehr oder weniger plausiblen Annahmen (z.B. Wasseranteil und Schichtstärke des Permafrostbodens oder der Grundeisbedeckung) die Produktionsrate von flüssigem Wasser als Funktion der Abkühldauer des Dikes zu berechnen. Entsprechende Untersuchungen zeigen, daß dieser Mechanismus durchaus in der Lage ist, die Volumina an flüssigem Wasser zu erzeugen, um die nach anderen Verfahren bestimmten Flußraten in den Engtälern der Canyons (im Bereich des Mangala Valles ca. 2∙10^7  m³ s^(-1) bei einem Gesamtvolumen von ~2000 km³; Baker, 1982) zu erklären. Das relativ plötzliche Aufschmelzen von Permafrostboden und Grundeis durch Erwärmung von „unten“ scheint überhaupt „die Ursache“ der Entstehung von kollapsartigen Depressionen (soweit sie nicht direkt mit Brüchen zusammenfallen) mit anschließenden Ausflußtälern auf dem Mars gewesen zu sein. Auch die „Optik“ dieser Strukturen ist mit dieser Hypothese sehr gut vereinbar (siehe Kapitel „Ausflußtäler“). 

Analysiert man die Ausflußtäler, die in das Chryse-Becken münden, genauer, dann kommt man zu dem Schluß, daß sie nicht durch einen kontinuierlichen Abfluß entstanden sein können, sondern daß mehrere, episodische Ereignisse mit kurzzeitig extrem großen Flußraten (Karsei Vallis bis 10^9 m³ s^(-1)) für ihre Entstehung verantwortlich waren. Im Bereich des Valles Marineris ist es deshalb denkbar, daß sich in den vormals abflußlosen Gräben aus dem Schmelzwasser zuerst große Seen gebildet haben, die dann bei Durchbrüchen (z.B. über Coprates Chasma) plötzlich abgeflossen sind. Es ist möglich, daß sich dieser Vorgang mehr-mals wiederholt hat. Ob dieses Szenario aber auch wirklich zutrifft, müssen zukünftige Untersuchungen zeigen. 

Eine der großen Überraschungen der Mariner 9 –Mission von 1971 war die Entdeckung flußähnlicher Talstrukturen auf dem staubtrockenen Planeten, deren Interpretation zu einer wahren Herausforderung der Mars-Geologie werden sollte. Man konnte sich damals einfach noch nicht vorstellen, daß Wasser diese Flußtäler (die sich morphologisch aber durchaus von gewöhnlichen irdischen Flußtälern unterscheiden) einst in den Untergrund eingeschnitten hat, weshalb man versuchte, erst einmal andere Erklärungsmöglichkeiten in Erwägung zu ziehen. Das Spektrum reicht dabei beginnend mit vulkanischen Ursachen über die Erosion durch austretendes flüssiges Kohlendioxid bis zum Instabilwerden von Hydrokarbonatlagerstätten.  Heute gilt als sicher, daß in der Marsvergangenheit Wasser und Eis neben Vulkanismus, Impakte und Wind zwei der wesentlichsten landschaftsformenden Elemente auf der Oberfläche dieses Planeten waren.

Die Interessantesten und in ihren Parametern auch verstörendsten Zeugen aus jener Zeit sind die sogenannten „Outflow Channels“, die man an verschiedenen Stellen des Mars, am eindrucksvollsten aber im Bereich des Chryse-Beckens (wahrscheinlich eine ehemalige Impaktstruktur mit einem Durchmesser von über 1500 km) auffinden kann. Es spricht sehr viel dafür, daß sich in dieses Becken vor mehr als 3 Milliarden Jahren einmal katastrophenartig riesige Mengen von Wasser ergossen haben. Die Fließstrukturen, die diese Fluten dabei hinterließen, sind in unterschiedlicher Ausprägung bis heute erhalten geblieben und berichten von dieser Zeit. Die Erkenntnis, daß Wasser die auf den Satellitenaufnahmen sichtbaren Fließstrukturen erzeugt hat, wirft aber zugleich eine Vielzahl neuer Fragen über die Entwicklungsgeschichte des roten Planeten auf. Dazu gehört auch die spannende Frage, ob in jener fernen Vergangenheit, als flüssiges Wasser unter damals offensichtlich gemäßigten Klimabedingungen existieren konnte, auch die Entstehung von Leben möglich war. 

Nächstes Mal: Outflow Channels

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Birken-Moorwald-Herbstspanner


Mit dem Herbst erscheint der fein gezeichnete Birken-Moorwald-Herbstspanner (Epirrata autumnata) in unseren Wäldern. Er ist bei uns im Zittauer Gebirge und in den angrenzenden böhmischen Bergen nicht selten. Seine Raupe lebt an Laubhölzern, besonders Birke. (Hinweis: es gibt noch ein sehr ähnliche Art (Epirrata dilutata), die aber mehr in der Ebene vorkommt. Eine genaue Abgrenzung beider Arten ist anhand von Fotos sehr schwierig).


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Dienstag, 27. September 2011

Rotwildknacker


Für einen Jäger ist es bekanntlich das größte Glück auf Erden, einen kapitalen Rothirsch zu erlegen - für den Hirsch ist das, wie man sich vorstellen kann, weniger schön. Bildet dann noch der Jäger mit einem Fleischermeister eine heilige Allianz, dann macht der nun tote Hirsch eine interessante Metamorphose durch. Während sein einstiger Stolz, die Trophäe, irgendwo an eine Wand genagelt wird, entstehen in einem Veredlungsprozeß ohne Gleichen (an deren Ende das Räuchern in feinsten Buchenspänen steht, siehe hier), aus ihm eine große Zahl von äußerst delikaten Rotwildknackern:


Gerade für Gourmets sind sie viel reizvoller, als vielleicht der Hirsch selbst. Der Geschmack ist unvergleichlich und dazu der feine Räucherduft... Da kommt keine anderweitige Knackwurst mit. Leider ist es schwierig, ohne Beziehungen an eine solche Delikatesse zu kommen. Aber das Internet macht es möglich. Oder aber, und das ist meine Empfehlung, Sie begeben sich an einem Mittwoch oder Sonnabend auf den Zittauer Wochenmarkt. Dort kann man genau gegenüber der Thalia-Buchhandlung auf dem Rathausplatz bei einem sympatischen jungen Mann Gemüse und Äpfel kaufen. Und, wenn Sie Glück haben, als Zugabe noch ein paar Exemplare des Zittauer Wahnsinnsräucherkäse und - wenn noch nicht ausverkauft - die genannten Rotwildknacker.



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Schneller als es die Physik erlaubt?

Kennen Sie den? "The bartender says, 'We don't serve neutrinos here.' A neutrino walks into a bar." Nun ja, Witze, welche die Kausalität auf Korn nehmen, sind seit wenigen Tagen "in". Der Grund ist folgender kleine Artikel, der im arXiv hinterlegt worden ist:

http://arxiv.org/abs/1109.4897

Darin berichten mehr als eine Handvoll Physiker des CERN / Gran Sasso Laboratory über eine verstörende Meßreihe an Myonen-Neutrinos, die, sollten sich ihre Messungen bestätigen, zwangsläufig zu einem erneuten Nachdenken über die Grundlagen der Physik führen wird. Aber soweit ist es lange noch nicht. Also um was geht es? Es geht um "superluminale" Neutrinos, d.h. um Neutrinos, die mit Überlichtgeschwindigkeit durch die Gegend reisen. Also kurz gesagt, die Meßreihen deuten darauf hin (mit einer Signifikanz von immerhin 6 Sigma - für die Insider), daß ein Myonen-Neutrino, welche aus der Vorbeschleunigerstrecke des LHC ausgekoppelt wurde, seinen Detektor, der im 731 km entfernten unterirdischen Gran Sasso-Laboratorium steht und auf den Namen OPERA hört, 60 ns eher erreicht als wenn es mit Vakuum-Lichtgeschwindigkeit reisen würde. Warum das ein unerhörtes Ergebnis ist, auf die sich selbst Tageszeitungen stürzten ("Müssen wir Onkel Albert wieder ausgraben?") will ich erst später, nach dem ich etwas über das drumherum berichtet habe, erzählen.

Also was sind nun diese Neutrinos für Teilchen, die entsprechend der Speziellen Relativitätstheorie unter Umständen "eher" da sein sollen, als sie weggeflogen sind? Auskunft gibt uns darüber das Standardmodell der Elementarteilchen. So hat darin jedes Lepton (Elektron, Myon, Tau-Lepton) einen nur schwach wechselwirkenden, elektrisch neutralen Kumpel, das Elektronen-Neutrino, das Myonen-Neutrino und schließlich das Tau-Neutrino - ebenfalls alles Leptonen und Fermionen (d.h. Spin 1/2-Teilchen). Alle diese Neutrino-Flavors sind mittlerweile experimentell nachgewiesen (auf die Diskussion der jeweiligen Antiteilchen verzichte ich hier). So durchdringen uns Tag und Nacht pro Quadratzentimeter und Sekunde ca. 7x10^10 Neutrinos allein von der Sonne, ohne das wir etwas davon merken. Grund dafür ist der extrem geringe Wirkungsquerschnitt dieser Teilchen (~10^-45 cm²/Nukleon). Für sie gibt es die Erde als Hindernis quasi nicht.

Neutrino besitzen aber offensichtlich eine Eigenschaft, die so vom Standardmodell nicht vorhergesagt wird. Nach dem Standardmodell sollten Neutrinos wie die Photonen ruhemasselos sein und sich im Vakuum mit Vakuumlichtgeschwindigkeit bewegen, d.h. in einer Sekunde sollten sie eine Strecke von genau 299 792 458 Metern zurücklegen. Das Sonnenneutrinoproblem zeigt aber, daß Neutrinos wahrscheinlich doch eine, wenn auch sehr kleine Ruhemasse besitzen müssen, denn sie zeigen einen Effekt, den man als "Neutrino-Oszillation" bezeichnet. Und hier muß ich etwas konkreter werden: Neutrino-Oszillationen, also die periodische Umwandlung von einer Neutrinoart in eine andere, folgt aus der Theorie der elektroschwachen Wechselwirkung. Besitzt nämlich ein Neutrino eine kleine, aber endliche Ruhemasse und ist die sogenannte Leptonenzahl (Lk indiziert die Leptonenfamilien) keine streng gültige Erhaltungsgröße mehr, dann brauchen die Neutrinozustände nicht mehr zwangsläufig Energie- bzw. Masseneigenzustände zu sein. Es kann zur Neutrinomischung und damit zum Phänomen der Neutrinooszillationen kommen. Da aber das Raum-Zeit-Verhalten eines Elementarteilchens ganz durch seine Masse m bestimmt ist, können in einem sich ausbreitenden Neutrinowellenpaket die Masseneigenzustände untereinander interferieren, was zu einer sich periodisch ändernden Identität (Flavor) des Neutrinos führt. Als Beispiel sollen die im OPERA-Experiment untersuchten Neutrinozustände, ein Myonenneutrino-Zustand |νμ>  und ein Tauneutrino-Zustand |ντ> , betrachtet werden. Wenn Neutrinos eine Ruhemasse habe, dann kann nach Bruno Pontecorvo (1968) z.B. der Myonenneutrinozustand |νμ> aus einer Linearkombination von zwei verschiedenen Masseeigenzuständen |m1>  und |m2>  mit den Massen m1 und und m2 bestehen. Das heißt in der üblichen Schreibweise´



wobei Θ den Mischungswinkel bezeichnet. Da die Zustände |m1> und |m2> orthogonal sind, ist


Diese Zustände werden bei schwachen Wechselwirkungsprozessen erzeugt und repräsentieren nicht mehr ein Teilchen bestimmter Masse, sondern eine Kombination von Zuständen verschiedener, massebesitzender Teilchen. Das bedeutet, daß ein als Myonenneutrino erzeugter Zustand mit einem bestimmten Impuls p sich mit zwei verschiedenen Massenzuständen unterschiedlicher Geschwindigkeiten im Raum ausbreitet. Dabei ändern sich die Phasenbeziehungen innerhalb des Mischzustandes was dazu führen kann, daß ein Myonenneutrino am Detektor als Tauneutrino registriert wird. Oder verallgemeinert gesagt, Neutrinos können auf ihrem Weg von ihrem Entstehungsort (Genf) bis zum Detektor (Gran Sasso) periodisch ihre Identität ändern – d.h., sie oszillieren. 

Mit den Methoden der Quantenmechanik können bei gegebener Massedifferenz Δm leicht die Wahrscheinlichkeiten für das Auftreten der einen oder anderen Neutrinoart am Detektor berechnet werden. Die für praktische Messungen wichtige Vakuum-Oszillationslänge λ ergibt sich dann aus:


Für Myonenneutrinos, die als Sekundärteilchen in der Erdatmosphäre erzeugt werden, liegt die Oszillationslänge nach Messungen mit dem Super-Kamiokande-Detektor (Japan) in der Größenordnung des Erddurchmessers. 

Es ist klar, daß derartige theoretische Voraussagen akribisch experimentell geprüft werden müssen. So gesehen wäre es ganz interessant festzustellen, was z.B. mit einem Myonen-Neutrino wirklich passiert, wenn es von der Schweiz aus einen Abstecher nach Italien macht. Um genau das zu erforschen, wurde das Experiment OPERA (Oscillation Project with Emulsion tRacking Apparatus) erdacht und aufgebaut. Kurz gesagt, dieser Detektor wurde entworfen, um Tau-Neutrinos genau dort nachzuweisen, wo es mit Sicherheit keine gibt. Es sei denn, ein völlig reiner Neutrinostrahl, der am LHC in Genf erzeugt und nach Gran Sasso geschickt wird, wandelt sich zu einem Teil in Tau-Neutrinos um. Und genau das geschieht wirklich. Voriges Jahr konnten die ersten Tau-Neutrinos am OPERA-Detektor nachgewiesen werden. Schon vor diesem Erfolg kam man auf die Idee, die Geschwindigkeit der Neutrinos messen zu wollen, denn nach Onkel Alberts Theorie sollten ruhemassebehaftete Teilchen immer langsamer reisen als das Licht im Vakuum des Weltalls. Und wie mißt man Geschwindigkeiten? In dem man die Zeit mißt, welches ein Teilchen für eine bestimmte, genau ausgemessene Strecke benötigt. In diesem konkreten Fall mußte als Erstes die Entfernung zwischen dem Entstehungsort der Myonen-Neutrinos (ein Graphitblock am Ausgang der Vorbeschleunigerstrecke des LHC) und dem OPERA-Detektor mit nie dagewesener Genauigkeit bestimmt werden (als "Luftlinie" der Sehne zwischen beiden Orten durch die Erde). Diese Aufgabe wurde mit Hilfe von GPS-Satelliten gelöst, wobei eine Unsicherheit in der Streckenmessung von 20 Zentimetern in Kauf genommen werden mußte (eine höhere Genauigkeit ist z.Z. nicht drin, es sei denn, man sperrt den Gran Sasso-Tunnel für den Autoverkehr. Aber wer soll das genehmigen?):  731,278 km.

Die Zeitmessung erfolgte nicht für jedes detektierte Neutrino separat (der Neutrinonachweis im OPERA-Detektor erfolgt über den Nachweis sogenannter geladener Ströme, näheres siehe arXiv-Artikel), sondern die mittlere Fluggeschwindigkeit wurde über statistische Verfahren abgeleitet, wobei hochgenaue, über GPS synchronisierte Atom-Zeitstandards zur Anwendung kamen. Insgesamt gingen in das Ergebnis 16111 Neutrino-Ereignisse ein. Als man am Ende die Geschwindigkeit berechnet hat, kam als Ergebnis heraus, daß die Neutrinos um 0.00248% schneller waren als das Licht im Vakuum. Oder anders ausgedrückt, sie haben in einer Sekunde rund 18 m mehr zurückgelegt als ein Lichtstrahl im Vakuum in der gleichen Zeit. Der Witz an der Sache ist, daß dieses Ergebnis im Sinne der Fehleranalyse signifikant ist. Aber glauben kann man das Ergebnis nicht wirklich. Dafür steht einfach zuviel auf dem Spiel. Deshalb ist es unbedingt erforderlich, daß dieses Resultat von anderen Experimentalphysikern unabhängig geprüft wird. Zusätzlich ist die Frage zu klären, ob nicht doch irgendwelche systematische Fehler, deren Ursachen (noch) nicht bekannt sind, diese Anomalie hervorrufen. Auf jeden Fall ist es noch viel zu früh, um über eine "Falsifizierung" der ansonsten außergewöhnlich gut empirisch getesteten Speziellen Relativitätstheorie zu spekulieren (die Lorentz-Invarianz gilt immer noch als ehernes Naturgesetz). Andererseits, sollten sich die Ergebnisse des OPERA-Teams bestätigen, dann schlägt die Stunde der Theoretiker. Denn sie untersuchen schon lange im Rahmen einer Erweiterung des Standardmodells Neutrinomodelle mit einer "Tachyonenkomponente". Dabei versteht man unter "Tachyonen" eine Familie hypothetischer Elementarteilchen, die sich im Einklang mit der Speziellen Relativitätstheorie immer mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen (sie besitzen aber eine untere Grenzgeschwindigkeit, die auch gleich der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit ist und nicht unterschritten werden kann). Auch sagen einige (der vielen) Stringtheorien voraus, das bestimmte Elementarteilchen "Abkürzungen" durch höhere Dimensionen nehmen können und deshalb "schneller" an einem Ort eintreffen, als der Fahrplan uns glauben läßt (dieser Effekt ist bei der Deutschen Bahn-AG unbekannt). Aber wie gesagt. Das sind alles Spekulationen. Entweder die Anomalie erklärt sich letztendlich durch banale Dinge wie

a) der Abstand zwischen LHC und OPERA ist doch nicht exakt genug bestimmt worden
b) die verwendete Zeitmessung beinhaltet systematische Fehler
c) die statistische Interpretation der Meßergebnisse ist fehlerhaft
d) noch unbekannte, aber "klassische" Effekte führten zu einem zu großen Wert der Neutrinogeschwindigkeit

Wenn das aber nicht der Fall sein sollte (was man in den nächsten Jahren sicherlich herausbekommen wird), dann erwartet uns eine aufregende "Neue Physik" hinter den Grenzen des Kausalitätsgesetzes. Dann ist es nicht mehr unmöglich, eher an einem Ort zu sein, als man dahin abgereist ist. Wie ging doch gleich der Joke? "The bartender says, 'We don't serve neutrinos here.' A neutrino walks into a bar.

Auflösung des Jokes

Angenommen, die Neutrinos bewegen sich mit einer Geschwindigkeit u. Nun betrachten wir zwei Inertialsysteme S und S', wobei sich Letzeres mit der Geschwindigkeit v in x-Richtung bewegt. Weiterhin benötigen wir zwei Ereignisse mit den Eigenschaften
(Letzteres bedeutet, daß die zwei Ereignisse im System S gleichzeitig stattfinden)


Die Umrechnung von einem Inertialsystem in ein anderes erfolgt bekanntlich durch die Lorentz-Transformationen, das bedeutet also (mit β=v ⁄ c,  c = Vakuumlichtgeschwindigkeit)
Die beiden Formeln sagen aus, daß die beiden Ereignisse zwar in S gleichzeitig stattfinden, aber nicht in S‘. Unter der Bedingung  t≠ t2 gilt dann

Hier haben wir eine neue Geschwindigkeit  u=(x2-x1)/(t2-t1), über die sich beide Ereignisse im System S‘ verbinden lassen (z.B. die Reisegeschwindigkeit eines Myonen-Neutrinos):
Und nun zurück zu unserem Neutrino mit u > c  ... Angenommen, das Ereignis E1  beschreibt die Aussendung  eines derartigen Neutrinos in S mit der Maßgabe, daß es in S‘ das Ereignis E2 auslöst, dann kann man die Geschwindigkeit v von S‘ so wählen, das aus  t< t2 (in S)   t1' < t2'  (in S‘) wird. Das kann, wie obige Formel lehrt,  z.B. in der Form

Das bedeutet, daß  t2' < t1'  wird  für  t< t2 und die beiden Ereignisse von S‘ aus gesehen ihre Reihenfolge vertauschen (man spricht in der Physik von „raumartigen“ Ereignissen). Der Barkeeper beantwortet die Frage nach der Bedienung noch bevor das Neutrino erscheint, um ihn die Frage zu stellen. Überlichtgeschwindigkeiten machen die Kausalität kaputt.

Und hier noch eine interessante Studie, welche versucht die Frage "Can apparent superluminal neutrino speeds be explained as a quantum weak measurement?" zu beantworten. Wem die Ausführungen zu kompliziert sind, braucht nur den Abstract zu lesen ...



Sonntag, 25. September 2011

Planet Mars (11) - Oberfläche - Grabenbrüche - Valles Marineris II

Juventae Chasma
Canyonartige Einbruch- oder Erosionsstrukturen, die von drei Seiten durch Wände begrenzt werden und einen Ausfluß be­sitzen, bezeichnet man in der Geologie als box canyons. Solch eine Struktur mit einer Längenausdehnung von ~270 km und einer Breite von ~185 km ist Juventae Chasma, die im Gegensatz zu den meisten anderen Chasmata des Valles Marineris-Systems mit ihrer Längsachse ungefähr nach Norden ausgerichtet ist. Dort geht sie in mehrere Flußtäler (Valleys) über, die ehemals das Gebiet entwässerten. Da der Ausflußkanal (Maja Vallis) ~4000 m höher liegt als der Grund des Canyons, muß er einmal einen sehr tiefen See beherbergt haben.


MOLA-Höhenkarte von Juventae Chasma. Die langgezogene Erhebung im mittleren linken Hauptteil des Chasmas ist die von Mars Expreß entdeckte Gips-Kieserit-Deposition. Quelle NASA, MOLA-Team

Juventae Chasma erreicht ihre größte Tiefe mit ~6500 m in ihrem südlichsten und breitesten Teil (gemessen bezüglich der um­gebenden Ebenen des Lunae Planum). Im südwestlichen Teil des Talkessels befinden sich mehrere Ablagerungen, die sich durch ihre hellere Färbung deutlich von ihrer Umgebung unterscheiden (light-toned layered deposits). Besonders markant ist eine lang­gezogene Erhebung aus hellem, geschichtetem Material, die eine Länge von ~30 km erreicht und sich 2500 m über den Grund erhebt. Sie wurde im Jahre 2004 mit der HRSC-Kamera (Mars Express) aufgenommen und auch spektroskopisch mit dem OMEGA-Instrument untersucht. Darüber hinaus kamen auch noch Untersuchungen mit THEMIS (Thermal Emission Imaging System, Mars Odyssey) hinzu, mit dem man thermische Para­meter des Untergrundes bestimmen kann (insbesondere die „Thermische Trägheit“, quasi eine Stoffeigenschaft der Untergrundgesteine, die sich aus Infrarotmessungen ableiten läßt). Dabei wurde festgestellt, daß die geschichteten Lagen offensichtlich aus Gips (CaS4•2H2O) bestehen, die auf einem Sockel aus Kieserit (Mg[S4]•H2O) abgelagert waren. Da Sulfate nach gängiger Lehrmeinung nur bei Verwitterungsvorgängen unter Mitwirkung von flüssigem Wasser (und bei Temperaturen <60°C) entstehen können, schien damit der Nachweis erbracht zu sein, daß es in diesem Canyon einmal Wasser in großer Menge gegeben haben muß. Die Gipsschichten stellen nach dieser Hypothese Evaporite dar, die nach der Verdunstung des Wassers übriggeblieben sind. 

Aber auch diese, auf dem ersten Blick einleuchtende Erklärung, kollidiert mit einigen morphologischen Eigenheiten dieser Formationen. Wenn es sich um limnische Ablagerungen handeln sollte (z.B. ähnlich der Irdischen aus dem Zeitalter des Perm), dann müssen sie in der Vergangenheit die gesamte Depression bis in eine Höhe der höchsten Ablagerungshorizonte ausgefüllt haben. Daraus läßt sich eine Menge an Sedimenten abschätzen, die bei rund 61000 km³ liegt, von denen der größte Teil im Laufe der Zeit irgendwie erosiv entfernt wurde (z.B. durch äolische Prozesse). Dieser große Wert (das Volumen von Juventae Chasma bis zum „Überlaufpunkt“ in das Maja Vallis beträgt ~69000 km³) ergibt sich daraus, daß die höchste Ablagerungsschicht bis ~250 m an den geodätisch bestimmten Überlaufpunkt heranreicht (Catling et.al. 2005).


Perspektive Darstellung der ca. 2500 m hohen Erhebung im Westteil von Juventae Chasma, dessen oberen, aufgeschlossenen Schichten aus hydratisierten Sulfaten bestehen. Quelle ESA

Weitere Argumente gegen eine Entstehung der Gipsformation in einem stehenden Gewässer, die hier nicht näher beleuchtet werden können, beruhen auf dem Nachweis leicht geneigter Schichten in den fraglichen Sedimenten sowie auf dem lokalen Vorkommen scheinbar ähnlicher Gesteinsformationen auf der Oberfläche der dem Chasma umgebenden Plateaus (mittlerweile sprechen einige Messungen mit dem THEMIS-Instruments (Mars Odyssey) aber eher dafür, daß es sich auch um Material anderer Zusammensetzung und Entstehung handeln könnte, RUFF et.al. 2001). Es steht deshalb die Frage im Raum, ob noch andere Entstehungsmechanismen als die Limnische für die Bildung sulfatreicher Formationen in Juventae Chasma und anderswo auf dem Mars in Frage kommen. 

Diskutiert wird z.B. die sogenannten „Trockenablagerung“ von Sulfaten, wie man sie auf der Erde von der Atacama-Wüste in Chile her kennt (Michalsky, Böhlke, Thiemens, 2004). Dabei erfolgt die eigentliche Sulfatbildung durch Reaktionen fester Partikel mit dem in der Luft vorhandenem Schwefeldioxid (welches hauptsächlich aus vulkanischen Exhalationen stammt) bzw. durch verschiedene photochemische Reaktionen, an denen dieses Molekül beteiligt ist. Die auf diese Weise entstandenen Reaktionsprodukte werden dann quasi „trocken“ auf der Pla­netenoberfläche abgelagert. Sollte dieser Mechanismus beim Mars eine größere Rolle gespielt haben, ist trotzdem noch zu klären, wie die beobachteten lokalen Sedimentationen entstehen konnten. Ein denkbarer Prozeß besteht in der Anreicherung der Sulfate durch Bindung an Eispartikel. Das führt vereinfacht zu folgendem Szenarium (Catling et. al., 2006): In der Zeit der Deposition erreichte die Neigung der Marsachse zur Bahnebene einen Wert von > 40° (gegenwärtig 25.2°, möglich sind sogar 80° (Laskar et.al., 2004)) was dazu führte, daß unter ent­sprechenden klimatischen Bedingungen das Polareis die heutigen äquatorialen Zonen erreichen konnte. Insbesondere ist es vorstellbar, daß unter den Bedingungen einer im Vergleich zur Gegenwart dichteren und wärmeren Atmosphäre auch auf dem Mars Niederschläge in Form von Schnee möglich waren, die sich in den Depressionen der Grabenbrüche, an den Westflanken der Riesenvulkane oder im Inneren von Impaktkratern akkumu­lierten. Aufgrund des starken Vulkanismus zu dieser Zeit war außerdem die Atmosphäre stark mit Schwefeldioxid angereichert und deshalb die Bildung von Sulfataerosolen sehr effektiv. Wasserdampf konnte deshalb größere Mengen dieser Sulfate aus der Atmosphäre auswaschen und lokal in Form von Schnee (und zwar dort, wo er sich bevorzugt ansammelt) konzentrieren. Als sich dann die Marsachse wieder aufrichtete (beim Mars fehlt bekanntlich die stabilisierende Wirkung eines großen Mondes auf die Achsenlage, wodurch die Achsenneigung ein hochgradig chaotischer Parameter ist), entstanden klimatische Bedingungen, unter denen Wassereis nicht mehr stabil ist und zu sublimieren beginnt. Auf diese Weise könnten im Laufe der Zeit (und zwar im Rhythmus der Änderung der Achsenneigung) schichtartige, sulfatreiche und mit vulkanischen Aschen versetzte Ablage­rungen entstehen, wie man sie nicht nur im Juventae Chasma beobachtet. 

Beide Theorien über die Entstehung der light-toned layered deposits haben ihr für und wider. Es scheint aber so, daß die Theorie der „trockenen“ Deposition im Zusammenspiel mit klimatischen und glazialen Effekten die morphologischen und chemischen Eigenschaften z.Z. am besten widerspiegeln kann. Durch die starke Erosion, die diese Schichten ausgesetzt sind, ist die Suche nach distinkten Unterscheidungsmerkmalen zwischen beiden Szenarien jedoch sehr schwierig, weshalb die Frage nach ihrer Entstehung weiterhin offen ist.


Helle geschichtete Ablagerungen im Bereich des Durchbruchs zwischen Coprates und Melas Chasma. Aufnahme mit der HiRISE-Kamera vom MRO. Quelle NASA, JPL

Coprates Chasma
Der über 1000 km lange östliche Teil (Hauptgraben) des Valles Marineris wird als Coprates Chasma bezeichnet. Morphologisch zeigt dieser Teil des Grabenbruchsystems große Ähnlichkeiten mit Ius Chasma, von dem es nur durch das breitere, nach Süden ausgebuchtete Melas Chasma getrennt ist. An seinem östlichen Ende öffnet es sich in die flacheren, aber breit ausladenden Capri und Eos Chasmata, die besonders in ihren nordöstlichen Teilen vielfältige fluvatile Geländestrukturen aufweisen, die zeigen, daß dort einst große Wassermassen in das Chryses-Becken abge­flossen sein müssen. Südlich vom Hauptgraben erstrecken sich parallel dazu weitere, unterschiedlich stark ausgeprägte Ketten (catena) aus einzelnen oder miteinander gekoppelten Einbruch­senken, die eine Tiefe von bis zu 3 km erreichen und unterschiedlich stark ausgeprägt sind.


Ausschnitt eines ca. 150 km breiten Teilabschnitts im östlichen Teil des Coprates Chasmas (Hauptgraben, rechts) und des Coprates Catena (schmalere Ketten von Einsturzstrukturen, links), aufgenommen von Mars Express. Quelle ESA, DLR, Neukum

Perspektivische Farbansicht von Coprates Chasma und der "Grabenkette" Coprates Catena im Ostabschnitt der Valles Marineris. Quelle ESA, DLR, Neukum

Sie bilden zusammen das System der Coprates Catena. Gedeutet wird es als das Resultat von Dehnungsrissen, die genauso wie die Hauptgräben auf horizontalen Streß zurückzuführen sind.

Der Boden des Haupttals liegt etwa 8 km unterhalb des Plateaus, in das es eingeschnitten ist und erscheint im Zentralbereich des Grabens stellenweise recht flach. Um so eindrucksvoller sind die steilen Begrenzungswände, von denen in der Vergangenheit an vielen Stellen mächtige Abbrüche in Form von Hangrutschungen abgegangen sind. Sie haben an ihrem Fuß oftmals große, manchmal zungenförmige Geröllhalden hinterlassen. An den Abbruchkanten selbst kann man auf den hochauflösenden Aufnahmen des Mars Reconnaissance Orbiters sehr genau die Schichtung der die Randbereiche der Tharsis-Aufwölbung auf­bauenden Gesteinsschichten studieren. Diese Schichtungen zeu­gen von einer geologisch sehr aktiven Frühgeschichte des Mars, wenn auch die wahre Natur ihrer Entstehung noch im Dunkeln liegt. Es ist möglich, daß es sich um Schichten vulkanischer Aschen oder Pyroklastika handelt. Es ist aber auch mög­lich, daß man es hier (ähnlich wie beim Grand Canyon auf der Erde) mit ehemals in Wasser abgelagerten Sedimenten zu tun hat.


10x12 km großes Gebiet innerhalb von Coprates Chasma, aufgenommen mit der hochauflösenden Kamera von MRO. Man erkennt deutlich die durch Hangrutschungen freigelegte schichtartige Struktur der Abbruch­kanten. Quelle NASA, MRO

Eos und Capri Chasma
Das zweigeteilte östliche Ende von Coprates Chasma geht in eine weit ausladende Depression über, die im nördlichen Teil Capri Chasma und in ihrem größeren südlichen Teil Eos Chasma genannt wird. Von Norden reicht noch ein Ausläufer von Ganges Chasma bis an Capri Chasma heran, ohne daß jedoch ein Durchbruch stattgefunden hat.


Übergang von Coprates Chasma (links) in das Capri Chasma (nördlicher Teil) und Eos Chasma (größere südliche Einbuchtung). Man beachte den Übergang des chaotischen Terrains von Eos Chasma in eine weitgehend glatte Struktur im Bereich des schmalen Durchbruchs in dessen (hier nicht abgebildeten) westlichen Teil. Die Farben kodieren die Höhe gemäß den MOLA-Messungen von MGS. Quelle NASA, JPL, MOLA

Ungefähr in der Mitte von Eos Chasma erkennt man eine enorme Talverengung, hinter der sich breite und flache Täler öffnen und die wiederum in Ausflußtäler (z.B. Simud Vallis) übergehen, die nach Norden umbiegend bis in das Chryses-Becken reichen. Der Untergrund dieser Täler besteht hauptsächlich aus sogenannten „chaotischen Terrain“ was bedeutet, daß der Talgrund von unregelmäßig geformten und zerschnittenen hügelartigen Struk­turen, die immerhin eine Höhe von bis zu 1000 m erreichen können, übersät ist. An manchen Stellen haben sich auch Teile des ehemaligen Plateaus erhalten oder sind als plattenförmige Tafelberge unterschiedlicher Größe stehen geblieben. An den Stellen, wo es wiederum Talverengungen gibt, geht dagegen das chaotische Terrain zurück und der Untergrund erscheint weit­gehend flach.


Diese mit der HRSC-Kamera von Mars Express aufgenommende Detail­aufnahme eines kleinen Ausschnitts des „Tales der Morgenröte“ zeigt neben „chaotischen Terrains“ im oberen Teil auch langgestreckte ebene Bereiche im Tal, wo einst Wassermassen abgeflossen. Außerdem ist auch ein Teil des sehr alten, ungefähr 5000 m höher liegenden Plateaus mit einer Vielzahl flußähnlicher Strukturen zu erkennen. Quelle ESA, Neukum

Der ganze Bereich dieses Canyons zeigt vielfältigste Erosions­spuren, die nicht immer leicht zu interpretieren sind, die aber auf eine komplexe geologische Geschichte hinweisen. Am augen­fälligsten ist dabei noch die Wirkung von flüssigem Wasser aus­zumachen, die sich besonders in den Übergängen zu den nördlichen Ausflußtälern in Form von typischen „Fließstrukturen“ (z.B. stromlinienförmige Ablagerungen um ältere Einschlagkrater) erhalten haben.


Perspektivische Ansicht des Randbereichs von Eos Chasma.© ESA, DLR, Neukum


Nächstes Mal: Entstehung des Valles Marineris

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