Mars Express: Neue Aufnahmen des Reull Vallis

Gestern veröffentlichte Aufnahmen der Raumsonde Mars Express zeigen das Reull Vallis auf dem Mars. Die Bilder beinhalten Hinweise dafür, dass diese Landschaft in der Vergangenheit von Wassereisgletschern geformt wurde.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: FU Berlin, DLR, ESA.

Bereits seit dem Dezember 2003 befindet sich die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express in einer Umlaufbahn um den Mars und liefert den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern seitdem eine Vielzahl an Daten, durch deren Auswertung sich neue Einblicke in die Entwicklungsgeschichte unseres äußeren Nachbarplaneten ergeben.

Am 14. Mai 2012 überflog Mars Express während des Orbits Nummer 10.657 das auf der südlichen Marshemisphäre gelegene Reull Vallis und bildete dabei einen Teilbereich des Oberlaufes dieses Tals mit der High Resolution Stereo Camera (kurz “HRSC”), einem der insgesamt sieben wissenschaftlichen Instrumente an Bord des Marsorbiters, ab.

Das Zentrum der dabei angefertigten Aufnahmen befindet sich bei 41 Grad südlicher Breite und 107 Grad östlicher Länge. Das dargestellte Gebiet umfasst etwa 15.000 Quadratkilometer und verfügt über eine Ausdehnung von 180 mal 80 Kilometern. Aus einer Überflughöhe von rund 320 Kilometern wurde die Marsoberfläche dabei mit einer Auflösung von bis zu 16 Metern pro Pixel abgebildet.

Bei den zahlreichen Gräben und Tälern, welche sich durch das Hochland unseres äußeren Nachbarplaneten winden, ist nicht immer offensichtlich, durch welche geologischen Prozesse diese einstmals entstanden sind. Manche der Täler auf dem Mars weisen ganz ähnliche Merkmale wie Täler auf der Erde auf, welche durch abfließendes Oberflächenwasser ausgespült wurden. Andere Täler auf dem Mars verfügen dagegen über eine Morphologie, bei der dies nicht so offensichtlich ist. Die am gestrigen Tag veröffentlichten Aufnahmen der HRSC-Kamera zeigen den Oberlauf des Reull Vallis, einem Tal, welches zumindest zeitweise durch das Fließen von Gletschereis geprägt wurde.

Bei dem Reull Vallis handelt es sich um einen auf der Südhemisphäre des Mars gelegenen grabenartigen Abflusskanal. Seinen Ursprung hat dieses Tal in der Hochebene Promethei Terra, von wo aus es sich über eine Länge von etwa 1.500 Kilometer durch das südliche Hochland des Mars erstreckt, bevor es in das weiter westlich gelegene Impaktbecken Hellas Planitia mündet. Mit einem Durchmesser von annähernd 1.600 x 2.300 Kilometern und einer Tiefe von bis zu neun Kilometern handelt es sich bei diesem Impaktbecken um die größte Impaktstruktur auf dem Mars und – nach dem Südpol-Aitken-Becken auf dem irdischen Mond – zudem um das zweitgrößte Einschlagbecken in unserem Sonnensystem.

Mit den stereoskopischen Bilddaten der HRSC-Kamera, aus denen sich auch digitale Geländemodelle ableiten lassen, erschließt sich den Marsforschern die Topographie der Umgebung des Reull Vallis und das Profil dieses grabenartigen Tals. In dem durch die Kamera abgebildeten Bereich weist das Tal demzufolge über eine Länge von 80 Kilometern eine konstante Breite von zirka sieben Kilometern auf und wird von steil abfallenden, ungefähr 300 Meter hohen und zugleich sehr scharf konturierten Talwänden begrenzt. Auffallend ist dabei das kastenförmige Profil des Reull Vallis. Dieses Profil unterscheidet sich deutlich von den meisten der auf der Erde auftretenden Tälern, welche ein eher “V” oder “U-förmiges” Grundprofil aufweisen.

Aus Norden kommend mündet ein Nebental in den Hauptkanal des Reull Vallis (zu sehen in der nebenstehenden Aufnahme). Beim Betrachten der regionalen Umgebung in der topographischen Karte ist erkennbar, dass weiter oben im Talverlauf ein Seitenarm vom Reull Vallis abzweigt und sich an dieser Stelle wieder mit dem Haupttal vereint.

Der Talgrund des Reull Vallis ist von diversen Ablagerungen bedeckt, auf deren Oberfläche ein auffallendes Muster zu erkennen ist. Dieses Muster, welches zumeist parallel zu den Rändern des Tals verläuft, an manchen Stellen aber auch wie bei einem Zopf verschlungene Strukturen aufweist, deutet auf einen in der Vergangenheit aktiven Materialfluss hin. Sehr wahrscheinlich wurde dieses Muster durch einen Eisgletscher erzeugt, auf dessen Oberfläche große Mengen an Schutt und Geröll talwärts transportiert wurde. Die Fließstrukturen weisen eine gewisse Ähnlichkeit mit den sogenannten Blockgletschern auf der Erde auf.

Diese von Felsblöcken und zerriebenem Lockermaterial durchsetzten Eisgletscher kommen auf unserem Heimatplaneten vor allem in den Permafrostgebieten der Hochgebirgsregionen und in den polaren Breiten vor und gelten dort als eines der typischen Landschaftselemente.

Von den irdischen Blockgletschern ist bekannt, dass die eigentliche Eisschicht nicht offen an der Erdoberfläche liegt, sondern vielmehr unter einer Schicht aus Gesteinsschutt, einer sogenannten Auftauschicht, verborgen ist, welcher – von der Seite kommend – auf das Eis rutschte. Der bedeckende Gesteinsschutt schützt den Blockgletscher dabei über längere Zeiträume hinweg vor einer direkten Einstrahlung des Sonnenlichts und somit auch vor einem Abschmelzen. Übertragen auf den Mars ist es somit gut denkbar, dass die im Bereich des Reull Vallis zu beobachtenden Strukturen von langsam über die Marsoberfläche “fließenden” Blockgletschern gebildet wurden.

Ganz ähnliche Strukturen wie im Talverlauf des Reull Vallis finden sich zudem auch in der Füllung von verschiedenen Impaktkratern in der unmittelbaren Umgebung. Besonders gut ist dies bei zwei kleinen Einschlagskratern zu erkennen, welche sich nordwestlich des Tals befinden (zu erkennen rechts oben in der Nadir-Farbansicht und in der nebenstehenden perspektivischen Ansicht). Zwar schützt diese Auftauschicht das darunter liegende Wassereis prinzipiell viel länger vor einem Abtauen beziehungsweise vor einer Sublimation (dem direkten Übergang des Wassers vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand), jedoch dürfte sich mittlerweile auch in diesen gemäßigten Breitengraden auf dem Mars mit großer Wahrscheinlichkeit kein Wassereis mehr unter den von dem Gletscher abgelagerten Sedimenten befinden.

Nördlich des Reull Vallis befinden sich einige der etwa zwei- bis dreitausend Meter hohen Berge des Promethei Terra (zu erkennen in der rechten Bildhälfte der Nadir-Farbansicht). Deren eher sanft ausfallende Morphologie zeigt, dass auf diese Berge schon seit langer Zeit verschiedene Erosionskräfte eingewirkt haben. In den Zwischenräumen zwischen diesen Bergen sind die Umrisse von großflächig ausfallenden Schichten erkennbar, welche über zungenförmige Ränder und gelegentlich glatte Oberflächen verfügen. Stellenweise ähnelt die hiesige Gestalt der Oberfläche aber auch der im Inneren der Krater zu beobachtenden Topografie. Auch hierbei könnte es sich somit um Sedimente handeln, welche von Gletschereis hinterlassen wurden. Speziell bei den Schichten mit einer glatten Oberfläche könnte es sich allerdings auch um vulkanische Ablagerungen handeln.

Ganz offensichtlich wurden in diesem Bereich der Marsoberfläche im Laufe der Zeit große Mengen an Material von den Bergflanken abgetragen und anschließend in tiefer gelegene Regionen verfrachtet, wo es sich vorzugsweise in Einschlagskratern angesammelt hat. Auch dieses “schlierige”, den kreisrunden Kraterrändern folgende Muster der Ablagerungen in diesen Kratern erinnert stark an Strukturen, welche auf der Erde von Gletschern erzeugt werden. Abgestufte Terrassen an den Innenwänden der Impaktkrater sind Hinweise darauf, dass einstmals aufgrund des in der Vergangenheit unter der Schutt- und Geröllbedeckung befindlichen Gletschereises ein höherer “Geröllpegel” vorherrschte. Erst durch das Abtauen des Eises und die Einwirkung des dabei freigesetzten Schmelzwassers sackte die Sedimentschicht auf ihren heutigen Höhenstand ab.

Die weiter oben gezeigte Nadir-Farbansicht des Reull Vallis wurde aus dem senkrecht auf die Planetenoberfläche blickenden Nadirkanal und den vor- beziehungsweise rückwärts blickenden Farbkanälen der HRSC-Stereokamera erstellt. Die perspektivischen Schrägansichten 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.

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.
Die hier gezeigten, während des Orbits Nummer 10.657 durch die HRSC-Kamera angefertigte Aufnahmen des Reull Vallis finden Sie auch auf der entsprechenden Internetseite der FU Berlin. Speziell in den dort verfügbaren hochaufgelösten Aufnahmen kommen die verschiedenen Strukturen der Marsoberfläche besonders gut zur Geltung.

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