In diesem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten interdisziplinären Projekt im Bereich Planetologie versuchen wir zu verstehen, wie endogenes mafisches Material auf planetaren Oberflächen differenzierter Objekte mit exogenem volatilhaltigem Material interagiert. Hierbei vereinen sich die Disziplinen allgemeine Geologie, Fernerkundung sowie Mineralogie/Geochemie. Das Projekt konzentriert sich auf die Frage, ob mineralogische Veränderungen in mafischen Mineralen bei einem Entgasungsprozess vorkommen und welche Auswirkungen diese auf die Reflektanzspektren von planetaren Oberflächen haben können. Die mineralogischen Veränderungen könnten hierbei durch einen Oxidationsprozess hervorgerufen werden, welcher durch Freisetzung von vorher gebundenen Volatilen während eines Impaktereignisses ausgelöst wird. Wir werden innerhalb dieses Projekts bisherige Beobachtungen und Laboruntersuchungen in Bezug auf den Asteroiden (4) Vesta (siehe oberes Bild) auf den Mars und den Mond übertragen, sowie weiterführende mineralogische Experimente und Untersuchungen durchführen.
Vesta weist in mehreren Ejektaablagerungen geomorphologische Erscheinungen auf, die einen Entgasungsprozess implizieren (Denevi et al. 2012). Diese Erscheinungen sind spektral auffällig, wobei die Ursachen hierfür noch ungeklärt sind (Michalik et al. 2021). Die Pyroxen-dominierten Reflektanzspektren der Oberfläche der Entgasungserscheinung sind gekennzeichnet durch generell höhere Reflektanzen, stärkere mafische Absorptionsbanden und niedrigere OH-Mengen im Vergleich zu umgebendem Material derselben Ejektaablagerung. Eine aktuelle Hypothese beschreibt als mögliche Ursache die Änderung der Besetzung der M1- und M2-Kationenpositionen im Pyroxenkristall bzw. die Migration von Eisen-Kationen innerhalb des Kristalls (Cutler et al. 2020). Mit Hilfe weiterführender mineralogischer Untersuchungen mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), Mössbauer-Spektroskopie sowie an einer Elektronenstrahlmikrosonde (in unseren Laboren sowie Laboren von kooperierenden Institutionen) möchten wir an bereits hergestellten und neuen Analogproben herausfinden, ob diese Hypothese validiert werden kann oder ob andere Ursachen vorliegen.
Des Weiteren zielt dieses Projekt darauf ab, das Untersuchungsgebiet zu erweitern. Weit verbreitete Entgasungserscheinungen auf dem Mars (Tornabene et al. 2012) sind jenen auf Vesta geologisch und morphologisch sehr ähnlich, wurden jedoch noch nicht spektral charakterisiert und unter diesem Aspekt mit jenen auf Vesta verglichen. Dies könnte ein umfassenderes Entstehungsbild dieser Erscheinungen hervorbringen und möglicherweise die Ursachen für die spektralen Auffälligkeiten auf Vesta klären. Darüber hinaus werden wir die sogenannten Mondwirbel (z.B. Kramer et al. 2011, Blewett et al. 2021) im Licht der oben genannten Hypothese betrachten. Die Mondwirbel weisen sehr ähnliche spektrale Eigenschaften wie die Entgasungserscheinungen auf Vesta auf, eine ursächliche Verbindung gibt es allerdings bisher nicht. Die aktuell am meisten akzeptierte Theorie beinhaltet lokale Magnetfelder, die die Mondwirbelareale vom Sonnenwind teilweise abschirmen (z.B. Glotch et al. 2015). Ich möchte mit gezielten spektralen Untersuchungen sowie neuen Experimenten herausfinden, ob eine Interaktion mit Volatilen auch zu diesen Phänomenen führen kann (z.B., Syal & Schultz 2015). Nicht zuletzt reevaulieren wir das „orange Material“ auf Vesta (Le Corre et al. 2013), welches durch einen steilen visuellen Anstieg im sichtbaren Licht gekennzeichnet ist. Durch neue spektrale Analysen möchten wir herausfinden, ob dieser steile Anstieg in Verbindung zu einer Interaktion mit Volatilen stehen könnte.
Kooperationspartner
- Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
- University of Sherbrooke, German Aerospace Center
- University of Winnipeg
- Hawai'i Institute for Geophysics and Planetology
- The University of Western Ontario
- Goethe-Universität Frankfurt
Die Arbeiten zu diesem Projekt werden gefördert über das Walter Benjamin Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unter der Projektnummer 528399203.
