Heute veröffentlichte Aufnahmen der Raumsonde Mars Express zeigen den Hooke-Krater auf dem Mars. Neben Sanddünen und Yardangs sind im Inneren des Kraters auffällige Ablagerungen aus gefrorenem Kohlendioxid erkennbar.
Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: FU Berlin, DLR, ESA.
(Bild: ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum))
Bereits seit dem Dezember 2003 befindet sich die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express in einer Umlaufbahn um den Planeten Mars und liefert den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern eine Vielzahl an Daten, durch deren Auswertung sich neue Einblicke in die Entwicklungsgeschichte unseres äußeren Nachbarplaneten ergeben. Am 8. Juni 2012 überflog die Raumsonde dabei während des Orbits Nummer 10.743 das auf der südlichen Marshemisphäre gelegene Impaktbecken Argyre Planitia und bildete den darin gelegenen Hooke-Krater mit der High Resolution Stereo Camera (kurz “HRSC”), einem der insgesamt sieben wissenschaftlichen Instrumente an Bord des Marsorbiters, ab.
Bei dem Argyre Planitia handelt es sich um ein Impaktbecken, welches bereits vor mehreren Milliarden Jahren in der Frühzeit des Mars bei dem Einschlag eines mehrere Kilometer durchmessenden Asteroiden auf der Südhälfte des Mars entstand. Mit einem Durchmesser von rund 1.800 Kilometern und einer Tiefe von bis zu fünf Kilometern handelt es sich hierbei um das zweitgrößte Einschlagsbecken auf der Marsoberfläche. Der Name des Beckens leitet sich von dem griechischen Wort für “Silber” – “Argyros” – ab. Benannt wurde das Becken von dem italienischen Astronomen Giovanni Schiaparelli, welcher diese in Teleskop hell erscheinende Oberflächenformation in seine berühmte Marskarte aus dem Jahr 1877 einbezog.
Die heute veröffentlichten Aufnahmen der HRSC-Kamera zeigen einen bei 19 Grad südlicher Breite und 157 Grad östlicher Länge gelegenen Streifen im nördlichen Bereich des Argyre Planitia. Darauf gut zu erkennen ist der direkt am Rand des Impaktbeckens gelegene, rund 138 Kilometer durchmessende Hooke-Krater, welcher nach dem englischen Physiker und Astronomen Robert Hooke (1635-1703) benannt wurde.
(Bild: ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum))
Weite Bereiche des Argyre Planitia wurden durch Winderosion sowie durch den Einfluss von Wasser und Eis gestaltet. Hierauf lässt sich auch das abgerundete Erscheinungsbild der den Hooke-Krater umgebenden Landschaft zurückführen. Im Inneren des Hooke-Kraters wurden so zum Beispiel durch die anhaltenden Windaktivitäten Dünen geformt, während südlich des Kraters diverse linienförmigen Strukturen – sogenannte Yardangs – durch Winderosion geformt wurden. Diese sind besonders gut in der nebenstehenden Farbansicht zu erkennen.
Das auffälligste Merkmal auf den von der Raumsonde übermittelten Bildern ist jedoch eine feine Schicht aus Trockeneis (gefrorenes Kohlendioxid), welche den südlichen Bereich des Hooke-Kraters sowie die unmittelbar südlich angrenzenden Oberflächenregion wie eine Schicht aus Puderzucker überzieht.
Mit einem Anteil von 95,3 Prozent stellt Kohlenstoffdioxid den Hauptbestandteil der Marsatmosphäre dar. Gefrorene Ablagerungen aus Kohlendioxid sind jedoch auch auf der Marsoberfläche relativ häufig aufzufinden, da Teile der Marsatmosphäre aufgrund des regelmäßig erfolgenden Wechsels der Jahreszeiten und der sich dabei ergebenden niedrigen Temperaturen während der Wintermonate ausfrieren und sich im Rahmen dieser Prozesse auf der Planetenoberfläche ablagern. Erst mit dem Einsetzen des “Marsfrühlings” und dem damit verbundenen erneuten Anstieg der Temperaturen sublimiert das Trockeneis wieder und geht erneut in den gasförmigen Zustand über.
Lange Zeit gingen die Marsforscher davon aus, dass Kohlendioxideis sich auf dem Mars ausschließlich als Frost in Bodennähe bilden kann – so, wie es auf diesen Aufnahmen auch im Inneren des Hooke-Kraters der Fall ist. Der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsorbiter Mars Reconnaissance Orbiter hat jedoch erst kürzlich in der Marsatmosphäre Wolkenstrukturen entdeckt, welche sich aus Kohlendioxidschnee zusammensetzen und diesen auch auf der Oberfläche “ablagern” können. Bereits einige Jahre zuvor konnten zudem auch mit den Instrumenten an Bord von Mars Express Wolken aus Kohlendioxideis in der Atmosphäre unseres Nachbarplaneten nachgewiesen werden.
(Bild: ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum))
Ein weiteres auffälliges Merkmal auf den heute veröffentlichten Aufnahmen ist die Verteilung der Eisablagerungen. Im Gegensatz zum südlichen Bereich des Kraters fehlt diese Schicht aus Trockeneis am inneren, nach Norden weisenden Kraterrand vollständig. Die wahrscheinlichste Begründung für das Fehlen der Eisschicht ist, dass das Eis in diesem Bereich durch die erfolgte Sonneneinstrahlung und die dadurch bedingte Temperaturzunahme bereits geschmolzen wurde und wieder als Gas in die Atmosphäre aufgestiegen ist. Dieser Schluss ergibt sich aus dem Zeitpunkt, zu dem die Aufnahmen der HRSC-Kamera angefertigt wurden.
Die Aufnahmen entstanden gegen 16:30 Uhr lokaler Marszeit zum Zeitpunkt der Wintersonnenwende auf der südlichen Marshemisphäre. Die Sonne befand sich zu dieser Zeit gerade einmal 20 Grad über dem Horizont und konnte anscheinend lediglich die nördlichen Steilhänge des Hooke-Kraters ausreichend erwärmen, um das Kohlendioxid zu schmelzen. Trockeneisablagerungen, welche sich auf horizontalen oder gar von der Sonne abgewandten Oberflächenbereichen befanden, wurden dagegen nicht genügend erwärmt und verblieben im festen Aggregatzustand. Eine genaue Analyse der exakten Verteilung der Kohlendioxidablagerungen ermöglicht den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern somit wichtige Einblicke in den Klimazyklus, dem der Mars auf seiner Umlaufbahn um die Sonne unterliegt.
Die hier gezeigten Nadir-Farbansicht der Umgebung der Hooke-Kraters wurde aus dem senkrecht auf die Planetenoberfläche blickenden Nadirkanal und den vor- beziehungsweise rückwärts blickenden Farbkanälen der HRSC-Stereokamera erstellt. Die perspektivische Schrägansicht wurden aus den Aufnahmen der Stereokanäle der HRSC-Kamera berechnet. Das weiter unten zu sehende 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 der Kamera 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 40 Co-Investigatoren von 33 Institutionen aus zehn Ländern.
(Bild: ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum))
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 10.743 durch die HRSC-Kamera angefertigte Aufnahmen des Hooke-Kraters finden Sie auf der entsprechenden Internetseite der FU Berlin. Speziell in den dort verfügbaren hochaufgelösten Aufnahmen kommen die verschiedenen Strukturen der Marsoberfläche besonders gut zur Geltung. Dort finden Sie auch die weiter oben erwähnte höhenkodierte Karte des Hooke-Kraters.
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