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Autor: Ralph-Mirko Richter / 07. Juni 2011, 00:33 Uhr

Mars Express fotografiert Eisablagerungen am Südpol

Letzte Woche veröffentlichte Aufnahmen der Raumsonde Mars Express zeigen die Region Ulyxis Rupes in der Nähe des Südpols unseres Nachbarplaneten. Auf den Bildern sind verschiedene Eisablagerungen und Dünenformationen erkennbar.

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 Ulyxis Rupes.
(Bild: NASA, MOLA Science Team, ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum))
Am 15. Januar 2011 überflog die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express während ihres Orbits Nummer 8.995 die auf der südlichen Hemisphäre des Mars gelegene Region Ulyxis Rupes 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.

"Rupes" ist der lateinische Begriff für einen Steilhang oder Abhang. Bei dem Ulyxis Rupes handelt es sich um das einzige mit einem Namen versehene morphologische Merkmal in der abgebildeten Szenerie. Es stellt ein klassisches Albedo Feature dar, also einen Bereich der Oberfläche, welcher sich bei der optischen Betrachtung durch eine veränderte Helligkeit von der angrenzenden Umgebung absetzt. Benannt wurde Ulyxis Rupes von dem griechischen Astronomen Eugène Michel Antoniadi.

Der Steilhang Ulyxis Rupes befindet sich in den hohen Breiten des südlichen Mars-Hochlandes und erstreckt sich dort über eine Länge von rund 390 Kilometern. Das Zentrum der Region befindet sich bei 68,37 Grad südlicher Breite und 159,9 Grad östlicher Länge. Der von der Raumsonde Mars Express abgebildete Bereich zeigt einen Ausschnitt dieses Gebietes bei 72 Grad südlicher Breite und 162 Grad östlicher Länge. Die HRSC-Kamera erreichte bei dem Überflug aus einer Höhe von mehreren hundert Kilometern eine Auflösung von etwa 49 Metern pro Pixel.

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))
Die nebenstehende Nadiraufnahme der HRSC-Kamera deckt ein Gebiet mit einer Ausdehnung von etwa 370 x 195 Kilometern ab. Auf dieser Aufnahme - Norden befindet sich rechts im Bild - ist der etwas unspektakulär erscheinende südliche Bereich von Ulyxis Rupes mit zwei Pfeilen gekennzeichnet. Bedeutend faszinierender sind jedoch die auf dem Bild erkennbaren Eisablagerungen. Mehr als zwei Drittel der gezeigten Szenerie ist von dem Eisschild des Südpols und von verschiedenen Eisablagerungen geprägt, welche diesem vorgelagert sind. Die linke (südliche) Hälfte des Bildes wird dabei von der geschlossenen Eiskappe dominiert. Diese ist stark von dunklem Lockermaterial überdeckt, wodurch sich deren fast schwarze Farbe erklärt.

An verschiedenen in die nördliche Richtung gewandten Steilhängen sind sehr gut Wechsellagerungen aus hellen Eisschichten und dunklen Sedimentschichten zu erkennen (Bildausschnitt 1). Solche wechselnden Ablagerungen sind auch unter der englischen Fachbezeichnung "polar layered deposits" bekannt. Die oftmals halbkreisförmige Gestalt der erkennbaren Steilhänge ist vereinzelt auf darunter lagernde Impaktkrater zurückzuführen. Die Steilhänge bewirken außerdem eine Terrassierung der abgelagerten Schichten, welche von Süden nach Norden abnimmt.

ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum)

Bild vergrößernEin seitlicher Blick über die abgebildete Region.
(Bild: ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum))
Nördlich des Randes der Polarkappe erstrecken sich mehrere isolierte Felder aus Eisablagerungen (Bildausschnitt 2). Diese sind ebenfalls mit einem dunklem Material bedeckt, welches sich oftmals zu langgestreckten longitudinalen Dünen aufgetürmt hat. Hierbei handelt es sich um einen speziellen Dünentyp, welcher über ein symmetrisches Profil verfügt und dessen Gleithänge sich gewöhnlich in einem spitz zulaufenden Kamm treffen.

Die Bildung und das anschließende Fortbestehen von Longitudinaldünen setzt das Vorhandensein von komplexen Windströmungen voraus. Die vorherrschende Windrichtung verläuft dabei parallel zu den sich bildenden Dünen. Zusätzlich treten noch Windwirbel oder senkrecht wehende Winde auf, welche das Lockermaterial aus den Dünentälern in die Richtung der Dünenkämme befördert. Anhand der Ausrichtung der erkennbaren Longitudinaldünen konnten die mit der Auswertung der Aufnahmen der HRSC-Kamera betrauten Wissenschaftler in dem hier abgebildeten Oberflächenabschnitt eine vorherrschende Windrichtung in die nordwestliche Richtung ableiten.

Mit zunehmender Entfernung vom Südpol sind größere zusammenhängende Eisvorkommen nur noch im Inneren von Impaktkratern erhalten (Bildausschnitt 3). Auffällig ist hierbei, dass sich diese "Mini-Eisschilde" nicht im unmittelbaren Zentrum der Impaktkrater befinden, sondern vielmehr näher an den Nordwänden der Krater platziert sind. Dieser Effekt ist auf die aus der nördlichen Richtung erfolgende Sonneneinstrahlung zurückzuführen. Dies hat zur Folge, dass sich die Südhänge der Krater stärker erwärmen als die Nordhänge. Dadurch wird das Eis an den Südhängen der Impaktkrater weniger gut konserviert.

In den Bildausschnitten 4 und 5 sind mehrere irregulär geformte Ablagerungen aus einem hellen Material erkennbar, welche über teilweise parallel auftretende Oberflächenstrukturen verfügen. Obwohl es noch einer genaueren Analyse bedarf, könnte es sich hierbei eventuell um relikte Eisablagerungen oder sogenanntes Toteis handeln. An manchen Stellen ist deutlich zu erkennen, dass diese Ablagerungen teilweise von einem dunklen Material überlagert werden.

ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum)

Bild vergrößernEine Farbansicht des abgebildeten Oberflächenbereiches.
(Bild: ESA, DLR, FU Berlin (G. Neukum))
Die hier gezeigte Farbansicht wurde aus dem senkrecht auf die Planetenoberfläche blickenden Nadirkanal und den vor- und rückwärts blickenden Farbkanälen der HRSC-Stereokamera erstellt. Die weiter oben zu sehende 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. Zusätzlich kann ein Anaglyphenbild, welches bei der Verwendung einer Rot-Cyan- oder Rot-Grün-Brille einen dreidimensionalen Eindruck der Landschaft vermittelt, aus dem Nadirkanal und einem Stereokanal abgeleitet werden. 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 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 vom Institut für Geologische Wissenschaften der FU Berlin in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Planetenforschung erstellt.

Höher aufgelöste Versionen der hier gezeigten HRSC-Aufnahmen finden Sie auf der entsprechenden Internetseite der FU Berlin.

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