Schlackenkegel als seltener Hinweis auf explosiven Vulkanismus auf dem Mars
Seit den ersten detaillierteren Aufnahmen des Mars aus den 1970er-Jahren wissen Planetengeologen, dass der Rote Planet von gewaltigen vulkanischen Strukturen bedeckt ist. Die Mission Mariner 9 zeigte Schildvulkane und ausgedehnte Lavaebenen in Dimensionen, wie sie die Erde nahezu nicht kennt: Olympus Mons ragt als höchster Vulkan des Sonnensystems empor, fast dreimal höher als der Mount Everest, während sich Alba Mons so breit ausdehnt, dass sein Durchmesser mit der Länge der kontinentalen Vereinigten Staaten verglichen wird. In diesem „planetaren“ Maßstab dominiert auf dem Mars der ruhigere, effusive basaltische Vulkanismus – Ausflüsse dünnflüssiger, „flüssiger“ Lava, die sich in Tafeln und Schichten ausbreitet und gewaltige Erhebungen sowie Lavaflächen aufbaut.
Doch neben diesem überwiegend ruhigen Muster versuchen Geologen seit Jahrzehnten, eine Unstimmigkeit zu erklären: warum es auf dem Mars relativ wenige eindeutige Spuren explosiver Eruptionen gibt. Die Theorie legt das Gegenteil nahe. Der atmosphärische Druck auf dem Mars ist im Durchschnitt etwa 160-mal niedriger als auf der Erde, und die Schwerkraft beträgt ungefähr ein Drittel der irdischen; genau solche Bedingungen, wie der Planetengeologe Petr Brož von der Tschechischen Akademie der Wissenschaften erklärt, sollten die Entwicklung explosiver Eruptionen erleichtern, weil Gase in der Magma leichter starke Fontänen bilden und Material verstreuen. Und genau deshalb sind Gruppen von Kegeln, die Schlackenkegeln ähneln, im Gebiet Ulysses Colles am Rand der riesigen Vulkanregion Tharsis besonders interessant: Sie wirken wie eine klare Bestätigung, dass der Mars zumindest zeitweise „mäßig“ explosive Eruptionen hervorgebracht hat, die wir auf der Erde strombolianisch nennen.
Ulysses Colles: Details vom Mars, die die CTX-Kamera enthüllt hat
Für das Verständnis der Geschichte sind Fernerkundungsdaten entscheidend. Die CTX-Kamera (Context Camera) an NASAs Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter nahm Ulysses Colles am 7. Mai 2014 auf, und die Szene gab Planetengeologen ein seltenes „Fenster“ in den explosiven Vulkanismus auf dem Mars. Ulysses Colles liegt am südlichen Rand des Systems Ulysses Fossae, einer Gruppe von Rinnen und tektonischen Senken innerhalb von Tharsis. Auf den Aufnahmen stechen neben zahlreichen Einschlagskratern und texturierten Oberflächen alter Lavaströme abgerundete Erhebungen mit kreisförmigen Öffnungen an der Spitze hervor – eine Form, die wir auf der Erde am häufigsten mit Schlackenkegeln verbinden.
Im selben Bild sind auch Gräben (Grabene) sichtbar – lineare Blockstrukturen der Kruste, die zwischen Störungssystemen abgesunken sind. Solche Risse und Senken sind nicht nur ein anschauliches Detail: Sie sind ein wichtiger Kontext, der hilft, vulkanische Formen von anderen möglichen Prozessen zu unterscheiden. Ulysses Colles ist keine isolierte „Insel“ von Kegeln, sondern Teil eines größeren vulkanisch-tektonischen Komplexes, in dem effusive Lavaströme, tektonische Dehnung und Erosion in Schichten überlagert sind, die Milliarden Jahre alt sind. Gerade wegen dieses Alters und der Schichtung bleibt die Frage offen – wie oft und in welcher Reihenfolge der Vulkanismus dort vom ruhigen Ausfließen zu explosiven Episoden „umschaltete“.
Arizona als Analogie: derselbe geometrische „Schriftzug“ im San Francisco Volcanic Field
Um marsianische Formen besser zu deuten, vergleichen Geologen sie mit Orten auf der Erde, an denen Prozesse aus der Nähe untersucht werden können. In diesem Fall findet sich eine nahezu schulbuchhafte Analogie im Norden Arizonas, im San Francisco Volcanic Field (SFVF). Landsat 8, ein Satellit, der seit Jahren systematisch die Erdoberfläche aufnimmt, registrierte am 19. Juni 2025 eine Reihe von Kegeln mit dunklen Lavaströmen, ähnlich denen aus Ulysses Colles. Auch hier sind im Bild Gräben (Grabene) zu erkennen, und um die Basen der Kegel breiten sich dunklere, „rauere“ Bereiche der Lavaströme aus.
Besonders hervor sticht der SP Crater (auch als S P Mountain bekannt), ein Schlackenkegel mit einem langen, dunklen Lavastrom, der sich nach Norden erstreckt. Nach Angaben des U.S. Geological Survey ist dieser Strom etwa 7 Kilometer lang und dient seit Jahrzehnten als Gelände für die geologische Ausbildung von NASA-Astronauten. An zwei Stellen „ergießt“ sich der Strom in einen Graben und bildet ein charakteristisches halbmondförmiges Muster – eine geometrische Spur, die es Wissenschaftlern ermöglicht, Bewegungsrichtungen der Lava, Beziehungen zwischen Brüchen und späteren Ausflüssen sowie das relative Alter einzelner Phasen zu rekonstruieren.
Wie Schlackenkegel entstehen und warum sie auf dem Mars größer sein sollten
Schlackenkegel (auf Englisch scoria cones, häufig auch cinder cones) entstehen, wenn gasreiche Magma aus einem Schlot als Fontänen in die Luft schießt, wobei das geschmolzene Material schnell zu kleinen Bruchstücken abkühlt – Schlacke –, die sich dann um die Öffnung ablagert und steile, kegelförmige Strukturen aufbaut. Solche Eruptionen gelten meist als „mild explosiv“ und werden am häufigsten dem strombolianischen Typ zugeordnet, mit gelegentlichem, rhythmischem Auswurf glühender Fragmente und kurzlebigen Lavafontänen. Der Planetengeologe Ian Flynn von der University of Pittsburgh betont, dass es sich um ein deutlich milderes Muster handelt als die seltenen, sehr gewaltsamen Eruptionen, die hohe Aschesäulen und weiträumige Ablagerungen pyroklastischen Materials erzeugen.
Auf dem Mars sollte derselbe grundlegende Mechanismus funktionieren, aber mit einer anderen „Physik“ der Umgebung. Die geringere Schwerkraft erlaubt es, dass aus dem Schlot ausgeworfene Partikel weiter fliegen, bevor sie fallen, und der niedrigere Luftdruck verringert den Widerstand und erleichtert die Ausbreitung vulkanischer Fontänen. Das Ergebnis wären, zumindest der Erwartung nach, höhere und breitere Kegel mit flacheren Hängen – genau das, was in morphometrischen Analysen marsianischer Kandidaten häufig als Unterschied zu irdischen Analogien genannt wird. In diesem Sinne werden die Kegel in Ulysses Colles zu einem natürlichen Labor: Sie sind klar genug, um gemessen und verglichen zu werden, und selten genug, dass jedes neue Beispiel das Bild des marsianischen Vulkanismus deutlich verändert.
Warum es auf dem Mars so wenige Spuren explosiven Vulkanismus gibt
Wenn die Bedingungen auf dem Mars explosive Eruptionen begünstigen, warum sehen wir dann relativ wenige davon? Eine Antwort ist, dass explosiver Vulkanismus vielleicht nie häufig war. Eine andere ist, dass er vorhanden war, seine Spuren aber durch spätere Prozesse „ausgelöscht“ wurden: Jüngere effusive Ströme könnten ältere pyroklastische Ablagerungen überdeckt haben, und lang andauernde Erosion durch Wind und Meteoriteneinschläge könnte erkennbare Formen deformiert oder zerstört haben. Brož merkt an, dass auf dem Mars bislang nur Dutzende bis einige Hundert Kandidaten für Schlackenkegel identifiziert wurden, während es auf der Erde Zehntausende gibt, und sie zudem die Mehrheit der Vulkane an Land ausmachen.
In dieser Unsicherheit ist auch das Problem der zeitlichen Abfolge wichtig. Patrick Whelley, ein NASA-Vulkanologe, der an der Entwicklung von Ausrüstung und Methoden zur Erforschung von Mond und Mars beteiligt ist, betont, dass auf dem Mars oft unklar ist, ob Lavaströme vor den Kegeln entstanden oder umgekehrt. Es ist möglich, dass der Strom älter ist und sich der Kegel später „auf ihm“ gebildet hat. Ebenso möglich ist, dass der Kegel zuerst entstand, der Schlot dann verstopfte und die Magma seitlich einen Ausgang fand, wodurch ein Strom entstand, der „jünger“ wirkt. In der Geologie bilden solche Beziehungen den Kern der Interpretation, doch auf dem Mars werden sie fast ausschließlich anhand von Satellitenbildern, Topographie und Kraterstatistik geklärt – ohne Möglichkeit direkter Probenahme.
Sunset Crater und die „lebendige“ Geschichte des Geländes: von einer Eruption vor etwa 800 Jahren bis zum Milliarden Jahre alten Mars
Vergleiche mit Arizona haben einen zusätzlichen Vorteil: Auf der Erde lässt sich das Alter vieler Eruptionen näherungsweise datieren und mit Spuren in Landschaft und Menschheitsgeschichte verknüpfen. Sunset Crater, ein Schlackenkegel südöstlich des SP Crater, brach vor etwa 800 Jahren aus und gilt als der jüngste unter ungefähr 600 ähnlichen Kegeln im San Francisco Volcanic Field. Der vergleichbare Kegel in Ulysses Colles hingegen wird auf Milliarden Jahre geschätzt. Diese zeitliche „Kluft“ ist nicht nur ein interessanter Kontrast; sie zeigt auch, wie lange der Mars Reliefformen bewahren kann – aber auch, wie schwer es ist, sicher zu sein, was in dieser langen Geschichte bedeckt, verändert oder falsch gedeutet wurde.
Gerade deshalb bleiben Geländeuntersuchungen irdischer Analogien wichtig. Die Beobachtung von Kegeln, Lavaströmen und Gräben aus nächster Nähe hilft Wissenschaftlern, „kleine“ Hinweise zu erkennen – Stromränder, Oberflächentexturen, Beziehungen zwischen Ablagerungen –, die auf Satellitenbildern nur als Nuancen erscheinen. Solches Wissen wird dann in die Interpretation marsianischer Aufnahmen und in die Planung zukünftiger Missionen übertragen, einschließlich der Ausbildung von Astronauten an Orten wie dem SP Crater.
„Wenn es wie eine Ente aussieht...“: Vorsicht in der Planetengeologie und die Gefahr der Verwechslung mit Schlammvulkanen
Planetare Vergleiche haben Grenzen, und Wissenschaftler betonen sie regelmäßig. Brož warnt, dass man in der Planetenwissenschaft oft – halb im Scherz – sagt, dass selbst wenn etwas wie eine Ente aussieht, sich wie eine Ente verhält und wie eine Ente „klingt“, das noch immer nicht bedeutet, dass es eine Ente ist. Mit anderen Worten: morphologische Ähnlichkeit ist nicht immer ein Beweis für denselben Prozess. Schlackenkegel können beispielsweise mit Schlammvulkanen oder anderen Formen, die aus unterirdischen Fluiden entstanden sind, verwechselt werden. In manchen Umgebungen, besonders dort, wo keine klaren Kontexte von Lavaströmen vorliegen, kann die Unterscheidung äußerst schwierig sein.
Brož’ Laboruntersuchungen verkomplizieren das Bild zusätzlich, weil sie nahelegen, dass sich auf dem Mars Schlammströme unter bestimmten Bedingungen ähnlich verhalten und ähnlich aussehen können wie einige Arten von Lavaströmen und sogar ungewöhnliche Phänomene wie Sieden und „Schweben“ von Material zeigen können. Das ist eine Erinnerung daran, dass der Mars nicht ausschließlich mit „irdischen Augen“ interpretiert werden darf: Der Planet hat eine andere Atmosphäre, eine andere Schwerkraft und eine andere geologische Geschichte. Die Ulysses-Colles-Kegel gelten heute laut verfügbaren Analysen als sehr überzeugender Beleg für explosiven Vulkanismus, doch Wissenschaftler suchen weiterhin nach zusätzlichen Kriterien, die die Möglichkeit einer Fehlinterpretation in anderen Regionen verringern.
Von „milden“ Explosionen bis zu Supereruptionen: was der Mars offenbart und was er noch verbirgt
Der Mars trägt auch Spuren deutlich stärkerer explosiver Ereignisse als der strombolianischen Eruptionen, die Schlackenkegel aufbauen. Solche sehr explosiven Episoden hinterlassen keine kleinen Kegel, sondern eine andere geologische Signatur: große Mulden und unregelmäßige Senken, die in der planetaren Nomenklatur oft Paterae (paterae) genannt werden, sowie breite und dünne Ablagerungen von Asche und anderem leicht erodierbarem Material. Der Wind kann dieses Material anschließend zu Yardangs formen – langgestreckte Rücken, die durch Erosion und „Sandstrahlen“ durch vom Wind getragene Partikel entstehen. Der Vergleich mit solchen Formen ist wichtig, weil er hilft, das Spektrum des marsianischen Vulkanismus zu unterscheiden: von ruhigen Lavaausflüssen über „milde“ Explosionen, die Kegel aufbauen, bis zu seltenen, sehr energiereichen Ereignissen, die große Flächen umgestalten.
Im irdischen Kontext wird der Unterschied zwischen „mild explosiven“ Eruptionen und solchen, die Aschesäulen von mehreren Dutzend Kilometern Höhe ausstoßen, besonders deutlich am Beispiel der Eruption Hunga Tonga–Hunga Ha'apai im Januar 2022, als Satellitenmessungen aufzeichneten, dass die Säule eine Höhe von etwa 58 Kilometern erreichte. Solche Extreme erinnern daran, dass „explosiv“ ein sehr breites Spektrum von Prozessen umfasst – und dass man auf dem Mars, wenn auch seltener, nach Spuren verschiedener Eruptionstypen suchen kann, jedoch in anderen geomorphologischen „Schriftzügen“.
Warum dieser Vergleich wichtig ist und was als Nächstes folgt
In der Geschichte von Ulysses Colles und den Analogien aus Arizona geht es nicht nur um den Vergleich zweier schöner Satellitenfotos. Es geht um eine Methode, bei der das Bekannte als Schlüssel zum Unbekannten dient: Geländearbeit, Messungen und das Verständnis von Prozessen auf der Erde helfen Wissenschaftlern, das Relief auf dem Mars aus der Ferne zu deuten, zu bestimmen, welche Daten gesammelt werden müssen und welche Instrumente zu entwickeln sind. Gleichzeitig „gibt“ der Mars die Herausforderung zurück: Er zwingt Forschende, ihre Intuition zu erweitern und nicht als selbstverständlich anzunehmen, dass dieselbe Form immer denselben Prozess bedeutet.
Die Schlackenkegel in Ulysses Colles sind daher wichtig sowohl als wissenschaftlicher Hinweis als auch als Warnung. Sie ergänzen ein Bild des marsianischen Vulkanismus, das jahrzehntelang auf effusive Ströme und gewaltige Schild-Erhebungen fokussiert war, und eröffnen zugleich neue Fragen darüber, wie verbreitet explosiver Vulkanismus tatsächlich war, wie viele seiner Spuren unter jüngerer Lava und Staub begraben sind und wie zukünftige Missionen – robotisch oder bemannt – Orte auswählen werden, an denen diese Spuren aus nächster Nähe überprüft werden können.
Quellen:- NASA Earth Observatory (NASA Science) – Artikel und Satellitenansichten zum Vergleich von Kegeln auf der Erde und dem Mars, mit Aufnahmedaten ( link )
- U.S. Geological Survey – Sunset Crater und der Kontext des San Francisco Volcanic Field ( link )
- U.S. Geological Survey – Überblick über das San Francisco Volcanic Field (Anzahl der Kegel und Grundinformationen) ( link )
- Mars Education (Arizona State University) – Erklärung des Begriffs patera/paterae in der marsianischen Nomenklatur ( link )
- NASA Earth Observatory – Analyse der Eruption Hunga Tonga–Hunga Ha'apai und Satellitenmessung der Säulenhöhe ( link )
- U.S. Geological Survey Astrogeology – technische Beschreibung und Kontext der Daten des Instruments CTX auf dem Mars Reconnaissance Orbiter ( link )
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Erstellungszeitpunkt: 5 Stunden zuvor