Merkwürdige Krater und Dünenfelder auf dem Mars
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Autor: Ralph-Mirko Richter / 02. Juli 2011, 20:48 Uhr

Mars Express: Neue Aufnahmen vom Arabia Terra

Am Freitag von der FU Berlin veröffentlichte Aufnahmen der Raumsonde Mars Express zeigen einen Bereich in der Nähe des Crommelin-Kraters in der Äquatorregion des Mars. Die darauf erkennbaren Oberflächenformationen lassen durch die Einwirkung von Winden bedingte äolische Transporte und das ehemalige Vorhandensein von Wasser erkennen.

Quelle: FU Berlin
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NASA, MOLA Science Team, ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum)

Bild vergrößernEine topografische Karte der durch die HRSC-Kamera abgebildeten Region im südwestlichen Arabia Terra.
(Bild: NASA, MOLA Science Team, ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum))
Am 26. August 2009 überflog die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express während ihres Orbits Nummer 7.247 den südwestlichen Bereich des in der Äquatorregion unseres Nachbarplaneten gelegenen Arabia Terra und bildete dabei mit der High Resolution Stereo Camera (HRSC) einen Teil der dort erkennbaren Oberflächenstrukturen ab. Die HRSC-Kamera wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betrieben und ist eines von sieben wissenschaftlichen Instrumenten an Bord der Raumsonde Mars Express.

Das Arabia Terra, zu deutsch das "Arabische Land", ist ein Teil der Hochlandregion unseres Nachbarplaneten. Es befindet sich unmittelbar nördlich des Marsäquators und verfügt in Ost-West-Richtung über eine Ausdehnung von etwa 4.500 Kilometern. Das Zentrum des Arabia Terra befindet sich bei 25 Grad nördlicher Breite und 30 Grad östlicher Länge. Die gesamte Region ist mit steil abfallenden Hügeln, Tälern und einer Vielzahl von Impaktkratern übersät, von denen die größten über Durchmesser von mehr als 200 Kilometern verfügen. Aufgrund der hohen Kraterdichte und einer tiefgreifenden Erosion wird das Arabia Terra oftmals auch als eines der geologisch ältesten Gebiete auf dem Mars charakterisiert.

Das Gebiet des Arabia Terra weist zudem ein sehr hohes Gefälle auf, was sich dadurch zeigt, dass sich die südlichen und östlichen Regionen um bis zu vier Kilometer über die nordwestlichen Bereiche erheben. An seinem Nordrand geht das Arabia Terra abrupt in das nördliche Tiefland des Mars mit der dort gelegenen Tiefebene Vastitas Borealis über.

Während des Überfluges am 26. August 2009 bildete die HRSC-Kamera einen Bereich des Arabia Terra ab, welcher sich bei 10 Grad nördlicher Breite und 353 Grad östlicher Länge und somit zwischen den beiden Kratern Crommelin und Marth befindet. Der Crommelin-Krater, benannt nach dem irischstämmigen Astronomen Andrew Crommelin, verfügt über einen Durchmesser von 110 Kilometern. Mit einem Durchmesser von rund 97 Kilometern ist der Marth-Krater nur unwesentlich kleiner. Aus einer Überflughöhe von mehreren hundert Kilometern erreichte die hochauflösende Stereokamera eine Auflösung von etwa 14 Metern pro Pixel.

ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum)

Bild vergrößernEin seitlicher Blick über die abgebildete Region.
(Bild: ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum))
Im nördlichen Bereich der abgebildeten Region wird die Szenerie von einer Gruppe von Impaktkratern dominiert. Diese Region verfügt, wie anhand der Anzahl der dort befindlichen Krater und deren Verwitterungsgrad zu erkennen ist, über ein relativ hohes Alter. Besonders auffällig sind hier die dunklen Materialablagerungen innerhalb der Krater, welche auf den Aufnahmen der Stereokamera zu sehen sind. Dieses dunkle Material wurde im Laufe der Zeit im Rahmen eines äolischen Transportes vom Wind verfrachtet und hat sich dabei in den südwestlichen Bereichen der Krater konzentriert. Zusätzlich erfolgte eine teilweise Verfrachtung des dunklen Materials vom Inneren der Krater über deren Ränder hinaus in die südwestliche Richtung, wo es sich fächerförmig abgelagert hat. Daraus lassen sich Rückschlüsse über die in der abgebildeten Region vorherrschenden Windrichtungen ableiten.

Die so entstandenen Strukturen erinnern sehr stark an ähnliche Formationen, welche von der HRSC-Kamera bereits am 1. September 2005 dokumentiert werden konnten (Raumfahrer.net berichtete). Die im Rahmen des damaligen Orbits Nummer 2.097 aufgenommenen Bilder der HRSC-Kamera zeigen eine Region, welche sich lediglich rund 550 Kilometer südlich von dem am 26. August 2007 abgebildeten Gebiet befindet. Bei den im nördlichen Bereich des Meridiani Planum erkennbaren Materialverwehungen handelt es sich nach Ansicht der Marsforscher aller Wahrscheinlichkeit nach um Ablagerungen, welche sich hauptsächlich aus vulkanischer Asche zusammensetzen. Die in den hier gezeigten Aufnahmen erkennbaren dunklen Materialablagerungen könnten somit ebenfalls aus Vulkanasche bestehen, welche vor mehreren hundert Millionen bis einigen Milliarden Jahren bei Vulkanausbrüchen freigesetzt wurde.

Im Inneren der in der HRSC-Aufnahme erkennbaren drei großen Krater befinden sich mehrere kleine Einschlagskrater, welche zum Teil ein helles Material freigelegt haben. Ebenso sind innerhalb der drei großen Impaktkrater Anzeichen einer Sublimation zu erkennen. Dies legt die Vermutung nahe, dass diese Krater einstmals mit Wasser oder Wassereis gefüllt waren.

ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum)

Bild vergrößernDie Nadir-Aufnahme der HRSC-Kamera zeigt in verschiedenen Bildausschnitten mehrere markante Geländemerkmale.
(Bild: ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum))
Auch außerhalb der Krater hat dieses Wasser anscheinend seine Spuren hinterlassen. Mehrere Vertiefungen, zu erkennen im Bildausschnitt 1 in der nebenstehenden Nadiraufnahme, scheinen zum Teil miteinander verbunden zu sein. Diese Bereiche könnten den Beginn der Bildung eines Chaosgebietes darstellen. Solche sogenannten "chaotischen Gebiete" sind auf der Oberfläche des Mars in zahlreichen Regionen anzutreffen. Sie charakterisieren sich durch eine lokal auftretende Häufung von unterschiedlich großen Gesteinsbrocken und tafelbergähnlichen Geländeerhebungen.

Auch die Ausbildung einer Auswurfdecke (zu erkennen im Bildausschnitt 2), einer sogenannten Ejektadecke, mit einer charakteristischen Rampen-Struktur ist ein Indiz dafür, dass in diesem Bereich einstmals Wasser unterhalb der Planetenoberfläche vorhanden war. Die Ejektadecke setzt sich aus Material zusammen, welches bei dem Einschlag eines Asteroiden oder Kometen explosionsartig in die Höhe geschleudert wurde und sich anschließend wieder auf der Planetenoberfläche abgelagert hat.

ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum)

Bild vergrößernEine Farbansicht der abgebildeten Region.
(Bild: ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum))
Die Auswurfdecke in den hier gezeigten HRSC-Aufnahmen ist nur noch im nordwestlichen Teil des Bildausschnitts 2 erhalten. Alle übrigen Bereiche der Ejektadecke wurden zu späteren Zeitpunkten von anderen Ablagerungen überdeckt. Dies wird bei der Betrachtung des linken (südlichen) Abschnittes des Bildausschnitts 2 verdeutlicht.

Im südlichen Bereich des abgebildeten Geländes, welcher sich auf der Nadir-Aufnahme im linken Abschnitt des Bildes befindet, sind verschiedene Helligkeits- beziehungsweise Farbunterschiede der Planetenoberfläche zu erkennen. Ganz im Süden befinden sich mehrere stark erodierte und verfüllte Krater, was auf deren hohes Alter hinweist. Im Bildabschnitt 3 befindet sich zudem ein Teil einer weiteren mächtigen Auswurfdecke, welche durch einen weiteren Impaktkrater erzeugt wurde. Der verursachende Krater ist auf den Aufnahmen der HRSC-Kamera nicht erkennbar, da er sich unmittelbar westlich des abgebildeten Bereiches befindet. Seine Position ist jedoch auf der topografischen Karte am Anfang dieser Meldung ersichtlich.

Ebenfalls im Bildausschnitt 3 ist ein von Nordost nach Südwest verlaufender Bergrücken zu erkennen. Hierbei könnte es sich nach der Meinung der für die Auswertung der HRSC-Aufnahmen verantwortlichen Wissenschaftler um einen sogenannten Runzelrücken (engl. "wrinkle ridge") handeln. Bei den Runzelrücken handelt es sich um Strukturen, welche aufgrund tektonischer oder vulkanischer Aktivitäten durch einen Kontraktionsprozess - eine Zusammenziehung der Planetenoberfläche - ausgebildet werden.

Eine weitere häufig auf dem Mars zu beobachtende morphologische Struktur stellen die zahlreichen kegelförmigen Erhebungen dar, welche sich gehäuft im südlichen Teil der abgebildeten Region befinden. Deren Entstehungsgeschichte kann momentan von den Planetologen noch nicht zufriedenstellend erklärt werden.

ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum)

Bild vergrößernDurch die Betrachtung mit einer speziellen Rot-Cyan- oder Rot-Grün-Brille wird mit dieser 3D-Aufnahme ein räumlicher Eindruck der Landschaft vermittelt. Besonders gut sind dabei die Höhenunterschiede erkennbar.
(Bild: ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum))
Die weiter oben gezeigte Farbansicht wurde aus dem senkrecht auf die Planetenoberfläche blickenden Nadirkanal und den vor- und rückwärts blickenden Farbkanälen der HRSC-Stereokamera erstellt. Die ebenfalls gezeigte Schrägansicht wurde aus den Aufnahmen der Stereokanäle der HRSC-Kamera berechnet. Bei dem Schwarzweißbild handelt es sich um eine Nadiraufnahme, welche von allen gewonnenen HRSC-Aufnahmen die höchste Auflösung erreicht. Das nebenstehende Anaglyphenbild, welches bei der Verwendung einer Rot-Cyan- oder Rot-Grün-Brille einen dreidimensionalen Eindruck der Landschaft vermittelt, wurde aus dem Nadirkanal und einem Stereokanal abgeleitet. Des Weiteren können die Wissenschaftler aus einer höhenkodierten Bildkarte, welche aus den Nadir- und Stereokanälen der HRSC-Kamera errechnet wird, ein digitales Geländemodell der abgebildeten Marsoberfläche ableiten.

Das HRSC-Kameraexperiment an Bord der ESA-Sonde Mars Express wird vom Principal Investigator (PI) Prof. Dr. Gerhard Neukum von der Freien Universität Berlin geleitet. Dieser hat auch die technische Konzeption der hochauflösenden Stereokamera entworfen. Das für die HRSC-Kamera verantwortliche Wissenschaftlerteam besteht aus 45 Co-Investigatoren von 32 Institutionen aus zehn Ländern.

Die HRSC-Kamera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt unter der Leitung von Prof. Dr. Gerhard Neukum entwickelt und in Kooperation mit industriellen Partnern (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH) gebaut. Sie wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Die systematische Prozessierung der Bilddaten erfolgt am DLR. Die Darstellungen der hier gezeigten Mars Express-Bilder wurden von den Mitarbeitern des Instituts für Geologische Wissenschaften der FU Berlin in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Planetenforschung erstellt.

Weitere während des Orbits Nummer 7.247 durch die HRSC-Kamera angefertigte Aufnahmen finden Sie auf der entsprechenden Internetseite der FU Berlin.

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