Auf dem Mars sind Insekten nicht gewöhnlich, und ebenso wenig „Schmetterlinge“. Dennoch erspähen wir aus dem Orbit manchmal eine Form, die ein wenig an Flügel erinnert – es handelt sich um eine besondere Art von elliptischem Krater, der durch den schrägen Einschlag eines Meteoriten entstanden ist. Wenn ein Weltraumgestein die Oberfläche in einem sehr flachen Winkel trifft, breitet sich das ausgeworfene Material nicht gleichmäßig in alle Richtungen aus, sondern fließt in zwei Hauptlappen auseinander, ähnlich wie Flügel, die sich vom zentralen „Körper“ des Kraters zu entgegengesetzten Seiten erstrecken. Solche Strukturen zeugen nicht von Leben, sondern von der Dynamik des Aufpralls und davon, wie viel Wasser und Eis im Moment des Einschlags unter dem Boden vorhanden waren.

Wo sich der „Schmetterling“ befindet: Idaeus Fossae und die nördlichen Tiefebenen

Ein Beispiel für einen „Schmetterlingskrater“ ist in der Region Idaeus Fossae in den nördlichen Tiefebenen des Mars erkennbar. Dies ist ein Übergangsgebiet am Rand des Hochlandes Tempe Terra und der weiten Ebenen von Acidalia Planitia, durchzogen von tiefen, parallelen Verwerfungen und Gräben – typische Folgen von Krustenspannungen. In einem solchen geologischen Kontext formte ein Einschlag unter flachem Winkel eine ovale Vertiefung mit zwei ungleichen Flügeln aus ausgeworfenem Material. Die Flügel sind unregelmäßig und stellenweise schwach definiert, unterscheiden sich aber als leicht erhöhte Gürtel, die sich vom Hauptrandring des Kraters erstrecken.

Einschlag unter kleinem Winkel und „fluidisierte“ Auswürfe

Warum fließt das ausgeworfene Material wie eine Flüssigkeit auseinander? Die Erklärung liegt in flüchtigen Stoffen, vor allem in Wasser in Form von Eis. Der Einschlag setzt Wärme und mechanische Energie frei, die das Eis schmelzen oder zerkleinern, sodass die Mischung aus Staub, Sand und Wasser kurzzeitig wie eine Schlammlawine fließt. Das Ergebnis sind abgerundete Ränder und kontinuierliche, gleichmäßige Vorhänge aus Auswurfmaterial, anstatt der gezackten Blöcke, die wir gewöhnlich auf trockenen, felsigen Oberflächen sehen. Der Mars ist voll von solchen „fluidisierten“ Kratern, was uns indirekt lehrt, wo und wie viel Eis zum Zeitpunkt des Einschlags unter der Oberfläche war.

Tafelberge, Schichten und Spuren von Vulkanismus

Die Region Idaeus Fossae selbst ist auch ohne Krater interessant. Es handelt sich um ein Netzwerk aus linearen Tälern und Rinnen, die ungefähr Nordwest–Südost orientiert sind. Sie markieren den Kontakt eines der am stärksten zerklüfteten Teile des Hochlandes im Norden des Mars – Tempe Terra – mit den niedrigeren Terrains in Richtung Acidalia Planitia. Die Verwerfungen entstanden durch Dehnung der Kruste, und nachträgliche tektonische Stauchungen sowie die Abkühlung des Planeteninneren hinterließen Spuren in Form von „Falten“, bekannt als Runzelrücken oder „wrinkle ridges“. Solche niedrigen, langen Erhebungen entstehen, wenn sich Oberflächenschichten unter Kompression falten; sie sind oft mit Überschiebungen verbunden, die unter der Oberfläche verborgen sind.

Im Bildausschnitt ziehen auch felsige Erhebungen mit flachen Gipfeln die Aufmerksamkeit auf sich – klassische Tafelberge (Mesas). Es handelt sich um Überreste höherer Ebenen, die der Wind über Millionen von Jahren ungleichmäßig abgetragen hat. Dort, wo die Schichten widerstandsfähiger sind – zum Beispiel, wenn sie durch vulkanische Asche oder an Eisen und Magnesium reiche Lava zementiert wurden – blieben aufrechte „Tafelberge“ mit scharfen, dunklen Streifen an den Rändern zurück. Eine solche Schichtung besagt, dass die Region mehrfach Ablagerungen von Asche und dünnen Laven, dann Sand und Staub, und dann wieder vulkanisches Material empfing. Spätere Erosion legte diese Ränder frei und öffnete einen Querschnitt durch die Geschichte der Ablagerungen.

Geometrie als Spur der Einschlagrichtung

Die Geologie des „Schmetterlingskraters“ bietet auch eine Geschichte über die Einschlagrichtung. Bei schrägen Einschlägen weisen die Elliptizität des Kraters und die Ausrichtung der Auswurflappen auf die Richtung hin, aus der das Projektil kam. Wenn die „Flügel“ entlang der Nord-Süd-Achse am stärksten ausgeprägt sind, kam der Meteoroid wahrscheinlich aus östlich-westlicher Richtung und glitt tief über den Horizont, bevor er seine Energie in den Untergrund rammte. Die genaue Bestimmung der Geometrie erfordert eine messtechnische Analyse digitaler Geländemodelle und hochauflösender Aufnahmen, aber schon der visuelle Eindruck zeigt, dass es sich um eine Asymmetrie handelt, die typisch für Einschläge unter flachem Winkel ist.

Mars Express und HRSC: Wie „Überflüge“ und 3D-Mosaike entstehen

Solche Strukturen sind auf Materialien gut sichtbar, die in den letzten zwei Jahrzehnten von der europäischen Mission Mars Express aufgenommen und verarbeitet wurden. Ihre hochauflösende Stereokamera (HRSC), die vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Zusammenarbeit mit der Freien Universität Berlin entwickelt wurde, ermöglicht dreidimensionale Darstellungen von Terrains und die präzise Messung von Neigungen, Höhen und Schichtdicken. Über öffentliche Archive und regelmäßige Veröffentlichungen sind Farbmosaike, digitale Geländemodelle und „Überflüge“ über ausgewählte Gebiete verfügbar, die das Erlebnis eines Fluges über den Krater und die umliegenden Tafelberge nachempfinden.

Vergleich: Der „Schmetterling“ im Hesperia Planum

„Schmetterlinge“ auf dem Mars sind kein isoliertes Phänomen. In den südlichen Hochländern, über den Ebenen von Hesperia Planum, ist ein großer elliptischer Krater bekannt, dessen Ränder und Auswurflappen ein Lehrbuchbeispiel für einen flachen Einschlag sind. Er zeigt, wie der Untergrund und die Menge an Eis die Symmetrie der Flügel beeinflussen: In trockenen, härteren Gesteinen sind die Flügel schärfer und die Schichtgrenzen klarer, während in eisreicheren Gebieten die Ränder verwaschener und „matschiger“ sind. Der Vergleich mit dem Beispiel aus Idaeus Fossae gibt Geologen die Möglichkeit, Veränderungen der Zusammensetzung und der flüchtigen Stoffe von einer Seite der Übergangszone zur anderen zu kartieren.

Tharsis, Tempe Terra und „Runzeln“: das breitere geodynamische Bild

Im breiteren Bild zeigt der Kontakt von Tempe Terra und den nördlichen Tiefebenen mehr als bloße Tektonik. Es ist auch der Rand der riesigen Vulkanprovinzen von Tharsis. Entfernte Supervulkane und ihre langanhaltende Aktivität über Milliarden von Jahren bogen die Lithosphäre, belasteten die Kruste und lösten indirekt die Bildung von Verwerfungsnetzen wie Idaeus Fossae aus. Als Laven die Oberfläche fluteten und abkühlten, hinterließen Kontraktion und regionale Kompression „Runzeln“. Später legten Winde die Schichten frei, und Sand und Staub füllten die Täler, sodass die Landschaft heute wie ein Teppich aus wiederholten Ergüssen, Ablagerungen und Erosionsphasen aussieht.

Warum der „Schmetterling“ wichtig ist: Datenschichten, die sich ergänzen

Solche Orte sind besonders nützlich, weil sie mehrere unabhängige „Aufzeichnungen“ summieren: Einschlagstrukturen enthüllen die momentanen Bedingungen im Augenblick des Aufpralls (z. B. Vorhandensein von Eis unter der Oberfläche), Runzeln sprechen von der langfristigen tektonischen und thermischen Entwicklung, und Tafelberge von der Geschichte der Erosion und Sedimentation. Zusammen helfen sie zu rekonstruieren, wie der Mars abkühlte, wie er Wasser und Atmosphäre verlor und wo unterirdische Eisreservoirs bis in die geologisch jüngste Vergangenheit überlebten.

HiRISE und Details: von „Flecken“ bis zu Rinnen

In neuerer Zeit übernehmen neben der HRSC hochauflösende Kameras anderer Missionen, wie HiRISE auf dem Orbiter Mars Reconnaissance Orbiter, die Rolle der Bestätigung und des „Vergrößerungsglases“. Sie knabbern an einzelnen Details – etwa kleinen Rinnen innerhalb von Kraterwänden oder gefleckten Oberflächen, wo das Schmelzen von Eis Einstürze verursachte – und ergänzen so die Weitwinkelmosaike. Wenn alle Datenschichten auf einen Haufen gelegt werden, ergibt sich ein konsistentes Bild: An der Grenze von Tempe Terra und den Tiefebenen, um Idaeus Fossae, formen unterirdisches Eis und einstige vulkanische Aktivität gemeinsam das Terrain, und schräge Einschläge bilden diese Prozesse in Form von Auswurf-„Flügeln“ ab.

Glossar für schnelle Überprüfungen

Fluidisierter Auswurf: Vorhänge aus Material, die sich aufgrund der Vermischung mit flüchtigen Stoffen wie ein dicker Strom verhielten; auf Bildern sieht es wie eine glatte, kontinuierliche Decke mit runden Rändern und oft mit mehreren „Lappen“ aus.

Runzelrücken / wrinkle ridges: niedrige, tektonische Erhebungen, die durch Faltung von Oberflächenschichten unter Kompression entstanden sind; sie folgen in der Regel der Richtung regionaler Spannungen und verbergen manchmal Überschiebungen im Untergrund.

Tafelberge (Mesas): flach abgeschnittene, platte Gipfel, die nach langwieriger differenzieller Erosion geschichteter Ablagerungen als Relief-„Inseln“ zurückbleiben.

Wie man die Landschaft liest: Leitfaden für einen virtuellen „Überflug“

All dies ist nicht nur ein Katalog exotischer Begriffe, sondern ein Leitfaden zum Lesen jener selben rötlich-braunen Oberfläche, die wir seit Jahrzehnten auf Fotos betrachten. Mit neuen Datenverarbeitungen, virtuellen „Überflügen“ und dreidimensionalen Geländemodellen ist es einfacher denn je, sich vorzustellen, wie es wäre, über dem „Schmetterlingskrater“ und seiner Umgebung zu kreisen, den Übergängen von helleren, sandigen Ebenen zu runzeligen dunkleren Gürteln zu folgen oder an den Rändern von Tafelbergen entlangzugleiten, wo dunkle Schichten ans Tageslicht treten. Teams, die HRSC-Daten verarbeiten, veröffentlichen oft Sequenzen, die diese Dynamik getreu übertragen und Wissenschaftlern sowie der Öffentlichkeit helfen, das Terrain ohne Fachinstrumente zu „lesen“.

Interaktionen, die den „Schmetterling“ formen

Am Ende erinnert uns der „Schmetterling“ in Idaeus Fossae daran, wie häufig und entscheidend Meteoroideneinschläge bei der Formung des Mars sind und wie wichtig es ist, sie im Kontext zu betrachten. An Orten, die reich an Eis sind, sind die Auswirkungen anders als in trockenem Gestein; in der Nähe tektonischer Grenzen treffen Auswurfströme auf Relief, das sie lenkt und deformiert; über alten vulkanischen Platten ist die Erosion selektiv und hebt nachträglich widerstandsfähigere Schichten hervor. Aus dieser Interaktion entsteht eine Landschaft, die zumindest auf den ersten Blick etwas Bekanntem und Zerbrechlichem ähnelt – einem Schmetterling – aber im Grunde eine Aufzeichnung der Geschichte von Eis, Feuer und Einschlägen in einer der interessantesten Übergangszonen der nördlichen Marshemisphäre ist.