Quelle: NASA / Jet Propulsion Laboratory, 21. April 2026

Wissenschaftler können nicht sagen, ob diese organischen Moleküle durch biologische oder geologische Prozesse entstanden sind – beides ist möglich –, doch ihre Entdeckung bestätigt erneut, dass der Mars in der Vergangenheit über die richtigen chemischen Voraussetzungen verfügte, um Leben zu ermöglichen. Darüber hinaus reihen sich diese Moleküle in eine wachsende Liste von Verbindungen ein, von denen bekannt ist, dass sie in Gesteinen erhalten bleiben, selbst nachdem sie auf dem Mars Milliarden von Jahren lang Strahlung ausgesetzt waren, die diese Moleküle im Laufe der Zeit zersetzen kann.

Die Ergebnisse sind in einem neuen Artikel detailliert beschrieben, der am Dienstag in Nature Communications veröffentlicht wurde.

Das Gesteinsstück, das nach der englischen Fossiliensammlerin und Paläontologin den Spitznamen „Mary Anning 3“ erhielt, wurde an einem Abschnitt des Mount Sharp gefunden, der vor Milliarden von Jahren von Seen und Flüssen bedeckt war. Diese Oase entstand und versiegte in der fernen Vergangenheit des Planeten mehrfach, wodurch das Gebiet schließlich mit Tonmineralien angereichert wurde, die organische Verbindungen besonders gut konservieren – kohlenstoffhaltige Moleküle, die die Bausteine des Lebens bilden und im gesamten Sonnensystem vorkommen.

Zu den neu identifizierten Molekülen gehört ein Stickstoffheterozyklus, also ein Ring aus Kohlenstoffatomen, der Stickstoff enthält. Diese Art von Molekülstruktur gilt als Vorläufer von RNA und DNA, zwei Nukleinsäuren, die für die genetische Information von entscheidender Bedeutung sind.

„Dieser Nachweis ist ziemlich bedeutend, da diese Strukturen chemische Vorläufer komplexerer stickstoffhaltiger Moleküle sein können“, sagte die Hauptautorin der Studie, Amy Williams von der University of Florida in Gainesville. „Stickstoffheterocyclen wurden bisher noch nie auf der Marsoberfläche gefunden oder in Marsmeteoriten nachgewiesen.“

Eine weitere spannende Entdeckung war Benzothiophen, ein Kohlenstoff- und Schwefel enthaltendes Molekül, das in vielen Meteoriten gefunden wurde. Einige Wissenschaftler vermuten, dass diese Meteoriten zusammen mit den darin enthaltenen organischen Molekülen die präbiotische Chemie im frühen Sonnensystem angestoßen haben.

Chemie auf dem Mars
Die neue Studie ergänzt die im letzten Jahr gemachten Entdeckungen der größten organischen Moleküle, die jemals auf dem Mars gefunden wurden: langkettige Kohlenwasserstoffe, darunter Decan, Undecan und Dodecan.

„Das ist Curiosity und unser Team in Bestform. Dutzende von Wissenschaftlern und Ingenieuren waren nötig, um diesen Standort zu finden, die Probe zu entnehmen und diese Entdeckungen mit unserem großartigen Roboter zu machen“, sagte der Projektwissenschaftler der Mission, Ashwin Vasavada vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien. „Diese Sammlung organischer Moleküle stärkt erneut die Aussicht, dass der Mars in der fernen Vergangenheit Lebensraum geboten hat.“

Beide Ergebnisse wurden mit einem hochentwickelten Minilabor namens „Sample Analysis at Mars“ (SAM) erzielt, das sich im Unterbau von Curiosity befindet. Ein Bohrer am Ende des Roboterarms des Rovers zermahlt eine sorgfältig ausgewählte Gesteinsprobe zu Pulver und leitet dieses anschließend in das SAM-Labor, wo ein Hochtemperaturofen das Material erhitzt, wodurch Gase freigesetzt werden, die von den Instrumenten im Labor analysiert werden, um die Zusammensetzung des Gesteins zu bestimmen.

Darüber hinaus kann SAM sogenannte „Nasschemie“ durchführen, indem Proben in einen kleinen Becher mit Lösungsmittel gegeben werden. Die daraus resultierenden Reaktionen können größere Moleküle aufspalten, die sonst nur schwer nachzuweisen und zu identifizieren wären. Das Gerät verfügt zwar über mehrere solcher Becher, doch nur zwei enthalten Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH), eine hochwirksame Lösung, die den wertvollsten Proben vorbehalten ist. Die Probe „Mary Anning 3“ war die erste, die TMAH ausgesetzt wurde.

Um die Reaktionen von TMAH mit außerirdischen Materialien zu überprüfen, testeten die Autoren der Studie die Technik auch auf der Erde mit einem Stück des Murchison-Meteoriten, einem der am besten untersuchten Meteoriten aller Zeiten. Der mehr als 4 Milliarden Jahre alte Murchison enthält organische Moleküle, die im frühen Sonnensystem verbreitet waren. Es zeigte sich, dass eine TMAH-behandelte Murchison-Probe viel größere Moleküle in einige der in Mary Anning 3 gefundenen Moleküle zerlegte, darunter Benzothiophen. Dieses Ergebnis bestätigt, dass die in Mary Anning 3 gefundenen Marsmoleküle durch den Abbau noch komplexerer, für das Leben relevanter Verbindungen entstanden sein könnten.

Curiosity setzte kürzlich seinen zweiten und letzten TMAH-Becher ein, während es netzartige Boxwork-Grate erkundete, die durch uraltes Grundwasser entstanden sind. Das Missionsteam wird diese Ergebnisse für eine künftige, von Fachkollegen begutachtete Veröffentlichung analysieren.

Wegweisend für zukünftige Missionen
SAM wurde vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, entwickelt und basiert auf größeren Laborgeräten in kommerzieller Qualität. Um solch komplexe Geräte in den Rover zu integrieren, mussten die Ingenieure diese drastisch verkleinern und eine Möglichkeit finden, sie mit weniger Strom zu betreiben. Die Wissenschaftler mussten lernen, den Ofen von SAM über längere Zeiträume hinweg langsamer aufzuheizen, um einige dieser Experimente durchführen zu können.

„Es war schon eine Meisterleistung, überhaupt herauszufinden, wie man diese Art von Chemie zum ersten Mal auf dem Mars durchführen kann“, sagte Charles Malespin, der leitende Forscher für das Instrument am NASA Goddard und Mitautor der Studie. „Aber jetzt, da wir etwas Übung haben, sind wir bereit, ähnliche Experimente bei zukünftigen Missionen durchzuführen.“

In der Tat hat das NASA Goddard Space Flight Center mehrere Komponenten, darunter das Massenspektrometer, für eine Weiterentwicklung von SAM – den sogenannten „Mars Organic Molecular Analyzer“ – für den Marsrover „Rosalind Franklin“ der ESA (Europäische Weltraumorganisation) bereitgestellt. Ein ähnliches Instrument, das „Dragonfly Mass Spectrometer“, wird an Bord des NASA-Fluggeräts „Dragonfly“ den Saturnmond Titan erforschen. Beide Instrumente werden in der Lage sein, mit dem Lösungsmittel TMAH nasschemische Analysen durchzuführen.

Mehr über Curiosity
Curiosity wurde vom JPL gebaut, das vom Caltech in Pasadena, Kalifornien, geleitet wird. Das JPL leitet die Mission im Auftrag des NASA Science Mission Directorate in Washington als Teil des Mars-Erkundungsprogramms der NASA.

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• MSL Rover Curiosity – Mission auf dem Mars

Der Beitrag Curiosity entdeckt auf dem Mars bisher unbekannte organische Moleküle erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: NASA, 15. Dezember 2025

Bislang waren die Versuche, den Kontakt zum Raumfahrzeug wiederherzustellen, nicht erfolgreich.

Obwohl seit dem 4. Dezember keine Telemetriedaten mehr vom Raumfahrzeug empfangen wurden, konnte das Team im Rahmen einer laufenden Kampagne zur wissenschaftlichen Auswertung des Funkverkehrs einen kurzen Ausschnitt der Tracking-Daten vom 6. Dezember wiederherstellen. Die Analyse dieses Signals deutet darauf hin, dass sich das MAVEN-Raumschiff auf unerwartete Weise drehte, als es hinter dem Mars hervorkam. Darüber hinaus lässt die Frequenz des Tracking-Signals vermuten, dass sich die Umlaufbahn von MAVEN verändert haben könnte. Das Team analysiert weiterhin die Tracking-Daten, um die wahrscheinlichsten Szenarien zu verstehen, die zum Signalverlust geführt haben könnten. Die Bemühungen, den Kontakt zu MAVEN wiederherzustellen, werden ebenfalls fortgesetzt.
Die NASA arbeitet auch daran, die Auswirkungen der MAVEN-Anomalie auf die Oberflächenoperationen der NASA-Rover Perseverance und Curiosity zu mildern. Vier Orbiter auf dem Mars, darunter MAVEN, leiten die Kommunikation zur und von der Oberfläche weiter, um die Rover-Operationen zu unterstützen. Der Mars Reconnaissance Orbiter der NASA, Mars Odyssey und der ExoMars Trace Gas Orbiter der ESA (Europäische Weltraumorganisation) bleiben weiterhin in Betrieb. Für die nächsten zwei Wochen der geplanten Oberflächenoperationen organisiert die NASA zusätzliche Überflüge der verbleibenden Orbiter, und die Teams von Perseverance und Curiosity haben ihre täglichen Planungsaktivitäten angepasst, um ihre wissenschaftlichen Missionen fortzusetzen.

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• MAVEN – Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN

Der Beitrag NASA setzt Bemühungen zur Wiederherstellung des Kontakts zu MAVEN fort erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

„Im Weltall hört niemand dich schreien.“ Das stimmt natürlich nur, wenn entweder das Mikrofon im Helm kaputt ist oder man den Helm gleich ganz vergessen hat. Allerdings gibt es außer der Erde auch keinen anderen Himmelskörper im Sonnensystem, den Menschen ohne Helm betreten sollten. Schall gibt es trotzdem längst nicht nur bei uns. Definitiv nicht.

In dieser Folge von AstroGeo erklingen extraterrestrische Klänge. Karl erzählt von all den Versuchen, überhaupt Mikrofone auf fernen Welten zum Einsatz zu bringen. Die Venus und der Saturnmond Titan waren die ersten, auf denen dies gelang. Der häufig von Sonden besuchte Mars blieb überraschend lange unbelauscht. Das klappte erst mit dem neusten NASA-Rover Perseverance, dessen Mikrofone sogleich fantastische Geräusche aufnahmen. Die Marsforschung ist um einen Sinn reicher geworden.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban alle regelmäßig eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist der Podcast von Die Weltraumreporter, einem Magazin der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement die Weltraumreporter für 3,49 Euro pro Monat oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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• Rover Perseverance (Mars 2020)
• Planet Mars
• AstroGeo Podcast

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Ein Beitrag von Mirko Buggel. Quelle: CNSA, DLR, ISRO, JAXA, NASA, NICT, Roskosmos, UAESA. Vertont von Siegfried Krug.

Warum gerade der Mars?
Mit den gegenwärtigen technischen Möglichkeiten ist der Mars im Sonnensystem wohl der am besten zu erforschende Planet und schon in der Vergangenheit gab er für optische Instrumente den Blick auf seine Oberfläche preis. Die neuen Erkenntnisse, dass dieser Planet sich bis vor 3,5 Milliarden Jahren in die gleiche Richtung entwickelte wie die Erde, mit dichter Atmosphäre, flüssigem Wasser, befeuerten vergleichende wissenschaftliche Betrachtungen. Sie kulminieren in der Frage: Gab oder gibt es extraterrestrisches Leben auf dem Mars? Für die Beantwortung ist der Mars das nächste erreichbare Ziel; wenn es auch möglicherweise in dieser Hinsicht interessantere Objekte im Sonnensystem gibt, insbesondere einige Monde des Jupiter und Saturn.

Lange galt die Venus als eine „Schwester“ der Erde. Spätestens 1970 mit der Landung der sowjetischen Sonde Venera 7 und den ersten Bildern und Daten von der Oberfläche, wurden jegliche Vorstellungen von einem erdähnlichen Planeten zunichte gemacht.

Bereits 1877 regte die Entdeckung der „Marskanäle“ durch den italienischen Astronomen Giovanni Schiaparelli (1835–1910) zu vielfältigen Spekulationen an. Während Schiaparelli selbst diese linienförmigen Strukturen für natürliche Landschaftsbestandteile hielt, ließ eine fehlerhafte Übersetzung ins Englische (canals statt channels) die Phantasie sprießen. Spätestens 1965 „entlarvten“ Fotos der US-Raumsonde Mariner 4 diese Mythen als optische Täuschung. Auch die neuere Zeit lieferte Bilder dieser Art, so als der Mars-Orbiter Viking 1 im Jahr 1976 eine Geländeformation in der Cydonia-Region fotografierte – mit dem „Marsgesicht“. Nicht zuletzt auch die hochauflösenden Bilder des Mars Express (siehe Bild am Beginn des Beitrags) trugen in diesem Zusammenhang zu naturwissenschaftlich basiertem Realismus bei.

Alte und neue Akteure
Neben den „alten“ Raumfahrtakteuren Sowjetunion/Russland und USA und auch der ESA möchten mittlerweile auch Mars-Newcomer wie China, Indien und die Vereinigten Arabischen Emirate ihre technologischen und wissenschaftlichen Fähigkeiten unter Beweis stellen. Befeuert werden die Anstrengungen von der Möglichkeit, dort Spuren von gewesenem oder noch existierendem außerirdischen Leben zu finden und, als Fernziel, die Landung des Menschen.

Dank eines günstigen Startfensters brachen im Sommer 2020 einige Missionen auf. Weitere wurden von den Raumfahrtagenturen bis 2024 bestätigt. Andere Pläne reichen bis Mitte der 2040er Jahre.

Bereits Anfang Februar soll Al-Amal (zu deutsch Hoffnung, auch als Hope-Marsmission bezeichnet) als erster Raumflugkörper eines arabischen Landes die Umlaufbahn des Planeten erreichen. Dieser Orbiter der Vereinigten Arabischen Emirate soll erforschen, warum der Mars seine Atmosphäre verlor. Gestartet war Al-Amal im Juli 2020 vom japanischen Tanegashima Space Center.

Kurz danach, am 18. Februar 2021, möchte die NASA ihren Rover Perseverance (zu deutsch Ausdauer) im Jezero-Krater landen. Es ist das bislang ambitionierteste Mars-Vorhaben der NASA. Ziel ist die Erforschung der Umweltbedingungen in der Vergangenheit und die Suche nach biologischen Spuren. Der Landeort wurde mit Bedacht gewählt. Nicht nur dass Jezero, nomen est omen, in vielen slawischen Sprachen See bedeutet. Die Wissenschaft geht nach Auswertung von Satellitenbildern davon aus, dass der Krater auf der nördlichen Halbkugel in der Syrtis-Major-Hochebene vor ca. 4 Milliarden Jahren ein See mit einem großen Wasser-Einzugsgebiet war. Perseverance ist auch für die Aufnahme von Bodenproben ausgerüstet, welche mit einer späteren Mission zur Erde zurück gebracht werden sollen.

Tianwen 1, die kompakte Mission von Chinas National Space Science Center umfasst einen Orbiter, ein Landgerät und einen Rover. Vorgesehen sind ebenfalls Bodenproben, deren Rückholung allerdings erst in den 2030er Jahren geplant ist. Tianwen 1 wurde im Juli 2020 mit einer Langer-Marsch 5-Trägerrakte vom Kosmodrom Wenchang auf der südchinesischen Insel Hainan gestartet und eröffnete damit das nationale Planetenforschungsprogramm. Im Februar soll die Sonde das Gravitationsfeld des Mars erreichen und im Mai 2021 den Landeapparat mit dem Rover in der nördlichen Hemisphäre in der Tiefebene Utopia Planitia absetzen. Der Missionsname entstammt übrigens der antiken chinesischen Literatur und bedeutet zu deutsch Himmelsfrage. Antworten könnten vielleicht Tianwen-1 selbst oder deren Nachfolger geben.

2022 soll im Rahmen der gemeinsamen ESA/Roskosmos-Mission ExoMars der Rover Rosalind Franklin landen. Benannt nach der englischen Chemikerin und DNA-Pionierin wird er während der mit 7 Monaten veranschlagten Dauer nach Spuren vergangenen oder aktuellen Lebens suchen. Die ESA stellt den Rover und Roskosmos das Landegerät Kazatchok. Der ursprüngliche Termin wurde wegen der Corona-Pandemie verschoben.

Der Tera-hertz Explorer (TEREX) ist ein Gemeinschaftsprojekt des Japan’s National Institute of Information and Communications Technology (NICT) und der University of Tokyo Intelligent Space Systems Laboratory (ISSL) und besteht aus einem Orbiter und einem Lander. Dieser, ausgerüstet mit einem Terahertz-Sensor, soll die Oberfläche erreichen und die Sauerstoff-Isotopanteile in der Atmosphäre messen. Davon erhofft man sich ein besseres Verständnis der Reaktionen, welche die Marsatmosphäre mit Kohlendioxid versorgen. Der Lander TEREX-1 sollte ursprünglich im Juli oder August 2020 als Huckepack-Ladung mit einer anderen Marsmission mitgeführt werden. Das wurde aber auf 2022 verschoben. Der Orbiter TEREX-2 soll 2024 starten.

Der Start des indischen Mangalyaan 2 wird 2024 erwartet. Hauptkomponente, ein Orbiter, soll möglicherweise durch einen Lander und Rover ergänzt werden. Für die Indian Space Research Organization (ISRO) ist es die Folgemission der Mars Orbiter Mission (MOM) Mangalyaan von 2013. Der Orbiter kreist seit 2014 um den Mars und lieferte Bilder und Daten der Atmosphäre. Der Name Mangalyaan stammt aus dem Sanskrit und bedeutet auf deutsch Marssonde.

Die japanische Martian Moons Exploration (MMX) soll 2025 zum größten Marsmond Phobos führen, dort landen, Bodenproben sammeln, den kleineren Mond Deimos sowie das Marsklima beobachten. Die Ankunft der Bodenproben auf der Erde wird im Juli 2029 erwartet.

Raumfahrtaktivitäten auf und um den Mars
Die „Neuankömmlinge“ treffen auf teilweise schon langjährige Missionen. Auf der Oberfläche studiert seit 2012 der NASA-Rover Curiosity im Gale-Krater südlich der Tiefebenen von Elysium Planitia Landschaft und Klima mit dem Mars Science Laboratory (MSL).

Seit 2018 operiert der InSight-Lander von NASA und DLR. Er soll den Kern des Mars erforschen und seismische Aktivitäten auf dem Planeten beobachten. Die Maulwurf (Mole) genannte Bohreinheit des DLR sollte bis in eine Tiefe von 5 Metern in den Marsboden eindringen. Aber der Mars und Maulwurf passen offensichtlich nicht zusammen, so dass die Bohrung eingestellt werden musste. Allerdings werden die Messungen weitergeführt.

Den Rekord im Orbit des am längsten operierenden Raumflugkörpers hält Mars Odyssey. Er kreist seit 2001 ungefähr 3900 km über der Oberfläche. Ihm gelang der Nachweis von Wasser. Außerdem dient der Orbiter als Relaisstation für den Rover Curiosity. Mars Express der ESA wurde mit dem Beagle 2-Landegerät 2003 gestartet.

Während Beagle 2 wegen eines Fehlers scheiterte, kreist Mars Express bisher erfolgreich um den Planeten. Ausgerüstet mit der High-Resolution-Kamera, mit Radar und Spektrometer entdeckte Mars Express u.a. Wassereis und Kohlendioxideis in der südlichen Polkappe sowie eine Gebiet mit unterirdischen Wasservorkommen.

Seit 2005 beobachtet der Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) der NASA den Planeten und fungiert auch als Relais-Station für die Kommunikation zwischen aktiven Rovern und der Erde.

Die Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission (MAVEN) der NASA sucht seit dem Einschwenken in den Orbit 2014 Erklärungen dafür, wie und warum Wasser und Atmosphäre allmählich verschwanden.

Die erste der ExoMars-Missionen startete bereits in 2016 in Partnerschaft zwischen ESA und Roskosmos. Aktuell beinhaltet die Mission nur den Trace Gas Orbiter (TGO), da der Schiaparelli-Lander beim Anflug auf die Marsoberfläche zerstört wurde. Die Forscher hoffen auf ein besseres Verständnis von Methan und anderen Spurengasen in der Marsatmosphäre, welche auf biologische Prozesse hinweisen könnten.

Die Mars-Pläne privater Unternehmen beinhalten ambitioniertere Projekte wie z.B. Transport-Raumschiffe zum Mars. Innerhalb der nächsten 100 Jahre sieht SpaceX-Gründer ElonMusk sogar die reale Möglichkeit, dass eine Million Menschen auf dem Mars leben könnten…

Weitere Quellen
DLR Institut für Planetenforschung
ESA
NASA
https://de.wikipedia.org/wiki/Chronologie_der_Marsmissionen

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• Planet Mars
• EMM (Emirate Mars Mission) „Hope“ auf H-IIA
• ExoMars-Rover Rosalind Franklin
• ExoMars Trace Gas Orbiter + Lander Schiaparelli auf Proton-M/Briz-M
• Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) auf Atlas V 401 AV-007
• InSight auf Atlas V 401
• Mars Express (MEX) auf Sojus-Fregat ST11 von Baikonur
• MAVEN – Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN
• MMX Phobos Sample Return (JAXA)
• MSL Rover Curiosity – Mission auf dem Mars
• Rover Perseverance (vorher Mars 2020) auf Atlas V
• Tianwen-1 auf Langer Marsch 5 (CZ-5)

Der Beitrag Die 2020er – Jahre des Mars? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Star-Light, Quelle: NASA .

Im Sicherheitsmodus stellt der Rover (fast) alle Aktivitäten ein. Nur die unbedingt zum Weiterbetrieb notwendigen Funktionen bleiben aktiv und der Rover führt eine festgelegte Folge von Befehlen aus, um die Kommunikation wieder aufzunehmen. Seit 2013 war es das erste Mal, dass der Rover sich in den Sicherheitsmodus versetzte.

Die Betriebsmannschaft des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Kalifornien, hat den Rover dann schrittweise aus dem Sicherheitsmodus heraus geholt. Am 09. Juli konnte der Sicherheitsmodus des Rovers beendet werden und am 11. Juli nahm der Rover seine Forschungsaktivitäten wieder auf.

Am 26. November 2011 startete der Rover mit einer Atlas V (541) von Cape Canaveral aus zum Mars und landete dort erfolgreich am 6. August 2012. Der mit insgesamt 10 Instrumenten ausgestattete 900 kg schwere Rover sammelt Bodenproben und Bohrkerne. Diese untersucht er auf ihre organische Zusammensetzung. Alles mit dem Ziel festzustellen, ob auf dem Mars Umweltbedingungen existieren, oder in der Vergangenheit existiert haben könnten, die mikrobiologisches Leben ermöglichen. Bis heute hat der Rover mehr als 12 km auf der Marsoberfläche zurückgelegt.

Die Ursachenforschung ergab ein Problem mit der Bildübertragung an Bord. Der Fehler tritt aber offensichtlich nur in einem bestimmten Modus auf. Dabei können Kameradaten direkt in Dateien im Hauptcomputer geschrieben werden. Im wissenschaftlichen Betrieb wird dieser Modus normalerweise nicht genutzt, da zur Datenübertragung andere Mittel an Bord zur Verfügung stehen.

Der nächste Rover Mars 2020 soll die Erfolgsgeschichte mit sieben neuen Instrumenten im Jahre 2020 fortsetzen.

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MSL Rover Curiosity – Mission auf dem Mars

Der Beitrag Curiosity vorübergehend im Sicherheitsmodus erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, USGS, ESA, ISRO. Vertont von Peter Rittinger

Bei einer ‚Sonnenkonjunktion‘ befindet sich der Mars von unserem Heimatplaneten aus betrachtet in einer Entfernung von weniger als zwei Grad zu der Sonne. Aufgrund dieser speziellen, etwa alle 26 Monate eintretenden Planetenkonstellation ist die Datenübertragung zwischen der Erde und den in einer Umlaufbahn um den Mars operierenden Raumsonden oder einem direkt auf der Oberfläche aktiven Rover für einen Zeitraum von mehreren Wochen stark beeinträchtigt oder sogar unmöglich, da die von der Sonne ausgehende solare Strahlung die Funksignale, welche regelmäßig zwischen der Erde und den ‚Marskundschaftern‘ hin und her gesandt werden müssen, zu sehr stört.

Eingeschränkte Kommunikation und Aktivität
Um den Empfang von unvollständigen oder gar ‚verstümmelten‘ und damit fehlerhaften Kommandosequenzen zu vermeiden, werden den aktiven Marsorbitern und -rovern von ihren Bodenstationen auf der Erde bereits im Vorfeld einer Sonnenkonjunktion spezielle Kommandos übermittelt, welche von diesen in den folgenden Wochen autonom ausgeführt werden. In der Regel haben diese Befehle zur Folge, das die jeweiligen wissenschaftlichen Aktivitäten auf ein Minimum reduziert werden. Während der Wochen rund um die Hauptphase der Konjunktion – der diesjährige Höhepunkt wird am 14. Juni 2015 erreicht, wobei sich der Mars weniger als 0,5 Grad von der Sonne entfernt befinden wird – verzichten die für den Betrieb der Marskundschafter verantwortlichen Weltraumagenturen sogar gänzlich auf die Übermittlung von weiteren Instruktionen.

Derzeit befinden sich fünf aktive Orbiter in einer Marsumlaufbahn und zwei aktive Rover auf dessen Oberfläche, welche von drei Weltraumagenturen betrieben werden. NASA und ESA haben bei vorherigen Sonnenkonjunktionen bereits entsprechende Erfahrungen gesammelt. Neu in der Riege der ‚in situ‘-Marsforscher ist dagegen die indische Raumfahrtbehörde ISRO, deren erste Marsmission – der Marsorbiter Mangalyaan – erst am 24. September 2014 in eine Marsumlaufbahn eintrat.

ISRO
Bereits am 8. Juni 2015 gab die ISRO bekannt, dass aus den weiter oben erwähnten Sicherheitsgründen in dem Zeitraum zwischen dem 27. Mai und dem 1. Juli keine Kommunikation mit der Raumsonde Mangalyaan erfolgen wird. In diesem Zeitraum werden auch die fünf Instrumente der Raumsonde außer Betrieb sein und keine Daten sammeln. Zwischenzeitlich anfallende Telemetriedaten sollen im Bordcomputer des Orbiters gespeichert und erst nach dem 1. Juli zur Erde transferiert werden. Die zuletzt empfangenen Telemetriewerte zeigten, dass sich Mangalyaan in einem guten technischen Zustand befindet, so dass in den kommenden Wochen nicht mit dem Auftreten von Problemen zu rechnen ist.

ESA
Die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express befindet sich mittlerweile seit dem 25. Dezember 2003 in einer Marsumlaufbahn und hat somit bereits mehrere Sonnenkonjunktionen gut überstanden. Aber auch diese Raumsonde hat den primären wissenschaftlichen Betrieb bereits am 24. Mai eingestellt und soll ebenfalls erst am 1. Juli wieder den normalen Beobachtungsbetrieb aufnehmen.

Der Zeitraum zwischen dem 25. und dem 28. Mai wurde jedoch noch genutzt, um verschiedene Subsysteme der Raumsonde – speziell handelte es sich dabei um die für die Energieversorgung benötigten Solarzellen, die Batterie, das interne Heizsystem und das Kommunikationssystem – einer ausführlichen Überprüfung zu unterziehen. Die für die Sonnenkonjunktion notwendigen Befehle wurden am 27. und 28. Mai über das ESTRACK-Kommunikationsnetzwerk der ESA an Mars Express übermittelt. Diese Kommandos enthielten unter anderem Anweisungen für das für die Lage- und Bahnsteuerung der Raumsonde verantwortliche „attitude and orbit control system“ und sollen sicherstellen, dass Mars Express auch in den Wochen der Konjunktion ohne ein Eingreifen des Kontrollteams ‚auf Kurs‘ bleibt.

NASA
Noch mehr Erfahrung mit Sonnenkonjunktionen als die ESA hat die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA, welche aktuell mit gleich zwei Rovern und drei Orbitern auf beziehungsweise um den Mars herum vertreten ist. Die NASA hat bereits am 3. Juni 2015 mitgeteilt, dass in dem Zeitraum zwischen dem 7. und dem 21. Juni keinerlei neue Kommandos an ihre Marsorbiter und -rover übermittelt werden sollen. Auch in den Tagen unmittelbar davor und danach erfolgt nur eine stark eingeschränkte Kommunikation. Unabhängig davon sollen die Orbiter und Rover jedoch während der Konjunktion zumindest ein minimales Arbeitspensum absolvieren und dabei wenigstens einige Daten sammeln.

„Im Allgemeinen basieren unsere diesjährigen Planungen auf den Erfahrungen aus unserer Vorgehensweise bei der letzten Konjunktion vor zwei Jahren, welche gut funktioniert hat“, so Nagin Cox vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, welche dort als Systemingenieurin für die Marsrover-Mission Curiosity für die Planungen der diesjährigen Konjunktionsphase verantwortlich war. „Es ist sehr hilfreich, dass wir das alles schon einmal miterlebt haben.“

Erst am 22. September 2014 erreichte MAVEN, der jüngste der drei NASA-Marsorbiter, seine Umlaufbahn um unseren Nachbarplaneten und dessen Team hat somit weitestgehend keine direkten Erfahrungen bezüglich einer Sonnenkonjunktion. Trotzdem soll MAVEN auch in den kommenden Wochen weiterhin Messungen durchführen und so zum Beispiel kontinuierlich den Sonnenwind untersuchen, welcher die äußeren Atmosphärenschichten des Mars in den kommenden Wochen erreicht, und dessen Stärke aufzeichnen.

„Diese Daten werden zunächst gespeichert und erst dann zur Erde übermittelt, wenn die Konjunktionsphase vorüber ist“, so James Morrissey, der stellvertretende Projektmanager der MAVEN-Mission am Goddard Space Flight Center (GSFC) der NASA in Greenbelt im US-Bundesstaat Maryland.
Deutlich mehr Routine im Umgang mit einer solaren Konjunktion haben die Mitarbeiter der NASA-Marsorbiter Mars Odyssey und Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO), für die das diesjährige Ereignis bereits die sechste beziehungsweise fünfte Sonnenkonjunktion darstellt. Beide Orbiter werden auch in den kommenden Wochen ihre jeweiligen Beobachtungen in einem eingeschränkten Modus fortsetzen und sollen die dabei gewonnenen Daten zudem auch weiterhin im gewohnten Turnus über das Deep Space Network der NASA zur Erde übertragen.

Allerdings gehen die an diesen beiden Mission beteiligten Ingenieure und Wissenschaftler davon aus, dass zumindestens ein Teil dieser Datentransmissionen ihr Ziel nur ‚verstümmelt‘ erreichen und somit nicht wissenschaftlich verwertbar sein werden. Um diesen Datenverlust vorzubeugen sollen alle wissenschaftlichen Daten und Telemetriewerte zusätzlich in den jeweiligen Bordcomputern abgelegt und im Bedarfsfall nach dem Ende der Konjunktion erneut zur Erde gesendet werden. Dadurch beeinträchtigt wird zum Beispiel der wöchentliche ‚Marswetterbericht‘ sein, welcher aus den Daten der MARCI-Kamera an Bord des Orbiters MRO erstellt wird.

Auch der mittlerweile seit dem Januar 2004 auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten aktive Marsrover Opportunity durchlebt gerade seine fünfte Sonnenkonjunktion. Während der letzten Wochen war Opportunity mit der Untersuchung eines kleinen, lediglich etwa 30 Meter durchmessenden Impaktkraters namens „Spirit of St. Louis“ beschäftigt. Opportunity hat diesen Krater dabei teilweise umrundet und zwischenzeitlich auch dessen Inneres ausführlich erkundet (Raumfahrer.net berichtete).

Während einer Konjunktion ist es jedoch aus Sicherheitsgründen nicht möglich, dass der Rover seine Fahrt fortsetzt. Deshalb wird immer bereits mehrere Tage vor dem Beginn einer Sonnenkonjunktion ein Oberflächenbereich angesteuert, welcher eine interessante wissenschaftliche Ausbeute verspricht und der dann während der anstehenden Konjunktion ausführlicher untersucht werden soll.

Bereits am 27. Mai 2015, dem Sol 4031 seiner Mission, bewegte sich der Rover zu diesem Zweck im Rahmen einer Fahrt über etwa 19 Meter zu dem nördlichen Rand des Kraters „Spirit of St. Louis“ und positionierte sich dort direkt vor einer vielversprechenden Oberflächenformation. Diese wurde dann auch bis zum 11. Juni intensiv mit den verschiedenen Instrumenten analysiert. Am 12. Juni führte der Rover schließlich eine zuvor programmierte minimale Drehung aus, durch welche ein unmittelbar benachbarter Oberflächenbereich in die direkte Reichweite des am Instrumentenarm des Rovers platzierten APX-Spektrometers gelangte. Diese Stelle soll jetzt mit diesem Instrument bis zum Ende der Konjunktion im Rahmen einer Langzeitmessung untersucht werden.

Die dabei zu gewinnenden Daten soll Opportunity am Ende eines jeden Arbeitstages zunächst an die in der Marsumlaufbahn befindlichen NASA-Orbiter senden, wo sie zunächst gespeichert und von dort aus erst nach dem Ende der Konjunktion zur Erde weiter geleitet werden. Auf eine Nutzung des bordeigenen Flash-Speichers soll dagegen während der Konjunktionsphase verzichtet werden, da dieser spezielle Speicher in den vergangenen Monaten immer wieder zu kurzzeitigen Ausfällen neigte, welche in einigen Fällen zu einem Neustart des Bordcomputers führten. Und das Eintreten einer solchen Situation wollen die für den Betrieb von Opportunity verantwortlichen Ingenieure und Wissenschaftler speziell während einer Konjunktion verständlicherweise möglichst vermeiden.

Die zuletzt direkt von Opportunity empfangenen Telemetriedaten zeigten, dass sich auch dieser Rover in einem guten Allgemeinzustand befand, welcher keine ungewöhnlichen Eigenschaften aufwies. Am 2. Juni 2015, dem Sol 4037, konnte Opportunity 500 Wattstunden Energie generieren. Der Tau-Wert, welcher die Lichtdurchlässigkeit der Marsatmosphäre trotz der darin enthaltenen Staubpartikel beschreibt, lag an diesem Tag bei einem Wert von 0,952. Der Bedeckungsgrad der Solarpaneele des Rovers mit Staub erreichte am gleichen Tag einen Wert von 0,688.

Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers. Opportunity steht somit auch während der jetzigen Sonnenkonjunktion genügend Energie für die geplanten Aktivitäten zur Verfügung.

Die Sonnenkonjunktion begann für das Opportunity-Team offiziell am 3. Juni 2015 und wird nach dem derzeitigen Planungsstand noch bis zum 24. Juni andauern. Sollten gegen Ende dieser Periode auf der Sonne jedoch signifikante koronale Masseauswürfe registriert werden, deren Auswirkungen den Funkverkehr zwischen Erde und Mars auch weiterhin beeinträchtigen würden, so könnte sich die Fortsetzung der geplanten Aktivitäten auch um mehrere Tage verzögern.

Auch der zweite NASA-Rover – der am 6. August 2012 auf dem Mars gelandete Rover Curiosity – ist in Bezug auf das Thema Sonnenkonjunktion kein ‚Neuling‘ mehr, denn er durchläuft gerade seine zweite solare Konjunktion. Aber auch dieser Rover hat seine Aktivitäten seit Ende Mai 2015 deutlich reduziert. Nach dem Ablauf des Missionstages Sol 1000 am 30. Mai 2015 wurde dessen Instrumentenarm im Rahmen der Vorbereitung auf die Konjunktion zunächst in einer ‚Ruheposition‘ verstaut.

In den folgenden Tagen erfolgten dann zunächst noch einige wenige Aktivitäten, welche sich auf die Anfertigung weiterer Aufnahmen der Umgebung durch die Kamerasysteme beschränkten. Die dabei bis zum 2. Juni angefertigten Aufnahmen sollen mit zukünftig anzufertigenden Fotos der gleichen Oberflächenbereiche verglichen werden, um so eventuelle zwischenzeitlich erfolgte und durch eine Winderosion bedingte Veränderungen zu registrieren und gegebenenfalls zu untersuchen.

Laut dem derzeitigen Planungsstand soll das nächste Meeting der für den wissenschaftlichen Betrieb von Curiosity zuständigen „MSL tactical operations group“ erst am 25. Juni stattfinden. Erst danach kann der Rover seinen nominalen wissenschaftlichen Betrieb fortsetzen und dabei zum Beispiel auch den Instrumentenarm erneut ‚entfalten‘ und die dort platzierten Analyseinstrumente zum Einsatz bringen. Wie bereits bei der vorherigen Konjunktion im Frühjahr 2013 sollen jedoch auch in diesem Jahr regelmäßig durchzuführende Messungen mit den Instrumenten RAD, REMS und DAN erfolgen. Die dabei zu gewinnenden Daten werden in diesem Fall allerdings zunächst im Bordcomputer des Rovers Curiosity abgelegt, von wo aus sie dann nach dem Ende der Konjunktion weitergeleitet werden sollen.

So lauten jedenfalls die Pläne der verschiedenen derzeit mit der Erforschung des Mars beschäftigten Raumfahrtagenturen. Bereits in wenigen Wochen wird sich zeigen, ob auch diesmal wirklich alle Orbiter und Rover die Phase der Sonnenkonjunktion überstanden haben.

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Der Beitrag Sonnenkonjunktion – Zwangspause für die Marsforscher erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, USGS, University of Leicester, UMSF-Forum. Vertont von Peter Rittinger.

Der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity landete am 6. August 2012 im Inneren des unmittelbar südlich des Marsäquators gelegenen und 154 Kilometer durchmessenden Gale-Kraters und untersucht seitdem – entsprechend seinen wissenschaftlichen Zielsetzungen – unter anderem, ob der äußere Nachbarplanet der Erde einstmals Bedingungen aufwies, welche prinzipiell die Entstehung von primitiven Lebensformen begünstigt haben könnten.

Neben dem im Jahr 2014 erfolgten definitiven Nachweis von geringen Mengen an Methan und organischem Material (Raumfahrer.net berichtete) konnte dabei bereits im Frühjahr 2013 festgestellt werden, dass der Mars in der Frühzeit seiner Entwicklung tatsächlich über die für die Entstehung von Leben notwendigen Umweltbedingungen verfügte. Die weiteren Untersuchungen zeigten zudem, dass der Gale-Krater einstmals durch die langfristig erfolgte Einwirkung von flüssigen Wasser geformt wurde (Raumfahrer.net berichtete).

Nicht nur durch die Untersuchungen des Rovers Curiosity gilt es inzwischen als gesichert, dass sich auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten einstmals große Mengen an flüssigen Wasser befanden, welches dort zudem lange genug vorhanden war, um mit den Gesteinen der Marsoberfläche zu interagieren und diese dabei auch chemisch zu verändern. Aktuelle Studien gehen dabei von einer einstmals vorhandenen Wassermenge von mindestens 20 Millionen Kubikkilometern aus (Raumfahrer.net berichtete).

Weitere Informationen über die ‚Geschichte des Mars‘ erhoffen sich die an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftler durch die systematische Untersuchung des im Inneren des Gale-Krater gelegenen Zentralberges „Aeolis Mons“.

Diverse Aufnahmen von verschiedenen Marsorbitern zeigten bereits im Vorfeld der Mission, dass dieser etwa 5.500 Meter über den Boden des Kraters hinausragende Berg an seinen Flanken über einen ausgeprägten Schichtaufbau verfügt. In den einzelnen Schichten ist – vergleichbar mit den Steilwänden des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona – die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche enthalten. Anders als in den auf der Erde gewonnenen Bohrkernen liegen diese Informationen dabei jedoch mehr oder weniger offen zutage und sind für den Rover Curiosity somit relativ leicht einsehbar.

Durch eine langsame ‚Besteigung‘ dieses Zentralberges, welche mit weiteren ausführlichen Analysen von aus geologischer Sicht interessant erscheinenden Ablagerungen verbunden sein wird, soll dessen Entwicklungsgeschichte im weiteren Verlauf der Mission Schritt für Schritt erforscht und entschlüsselt werden. Auf diese Weise erhoffen sich die auf die Erforschung des Mars spezialisierten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse darüber, wann, wie, warum und in welchen Zeiträumen sich das Klima und die Umweltbedingungen auf dem Mars einstmals so dramatisch verändert haben.

Während der ersten Monate des Jahres 2015 war der Rover jedoch zunächst damit beschäftigt, mit seinen insgesamt zehn wissenschaftlichen Instrumenten die Regionen „Pahrump Hills“ und „Garden City“ zu untersuchen, welche zu der Basis dieses Berges gerechnet werden. Nach dem Abschluss dieser Analysen setze der Rover seine Fahrt in die Richtung des Zentralberges fort. Das dabei angepeilte nächste Zwischenziel war ein Oberflächenbereich nahe des „Logan Pass“, in dem zwei unterschiedliche Arten von Gesteinsschichten aufeinandertreffen.

Schwieriges Gelände erforderte eine Planänderung
Bei drei von vier Fahrten, welche Curiosity dabei zwischen dem 7. und dem 13. Mai auf dem Weg zu der zu untersuchenden Oberflächenformation absolvierte, wurde jedoch ein so starkes ‚Durchdrehen‘ der Räder registriert, dass die Fahrt von der Sicherheitssoftware des Rovers vorzeitig abgebrochen wurde, um ein Festfahren des Rovers in einer ‚Sandfalle‘ zu verhindern. Der Grund hierfür war, dass die während dieser drei Fahrten von dem Rover gesammelten und autonom ausgewerteten Daten zeigten, dass die sechs Räder des Rovers aufgrund des sandigen und somit sehr lockeren Untergrundes und dem damit verbundenen hohen Schlupf einen deutlich geringeren Geländegewinn erzielten als beabsichtigt.

„Der Mars kann sehr trügerisch sein“, so Chris Roumeliotis, der derzeitige Leiter des für die Steuerung des Marsrovers Curiosity verantwortlichen „Roverdriver-Teams“ am Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien. „Wir wussten, dass Curiosity in diesen kleinen Sandrippeln sehr schnell ins Rutschen geraten kann. Allerdings sah es zunächst so aus, als befände sich direkt daneben ein Gelände mit einem etwas festeren Untergrund. Wir fuhren also um die Rippelmarken herum und dachten, dass wir nun auf einem griffigeren Untergrund fahren, auf dem es für die Räder eine bessere Haftung gibt. Dummerweise stellte sich heraus, dass auch dieser Bereich der Oberfläche aus sehr lockerem Material besteht. Das hat uns dann doch sehr überrascht.“

Da sich der Rover jetzt zudem am Hang eines kleinen Hügels befand und eine hohe Neigung von immerhin 21 Grad aufwies entschieden sich die Roverdriver dazu, die Fahrt nicht auf dem vorgesehenen Kurs fortzusetzen, sondern stattdessen ein alternatives Ziel anzusteuern. Hierfür wurden zunächst von den beteiligten Roverdrivern und Wissenschaftlern einige Tage lang diverse Fotos ausgewertet, welche sowohl von den Kamerasystemen des Rovers stammten und die die unmittelbare Umgebung zeigten als auch Aufnahmen von dem in einer Marsumlaufbahn kreisenden NASA-Orbiter Mars Reconnaissance Orbiter (abgekürzt MRO) und die das umliegende Gelände in einem größeren Kontext wiedergeben.
„Ein Faktor, den das Team zu berücksichtigen hat, ist die Zeit, die benötigt wird, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen, wenn noch eine ganze Reihe von weiteren Zielen vor uns liegen“, so Dr. Ashwin Vasavada, der leitende Projektwissenschaftler der Curiosity-Mission vom JPL. „Wir haben die Aufnahmen des Mars Reconnaissance Orbiter dazu verwendet, um einen alternativen Bereich in der Region des Logan Pass aufzuspüren, an der sich dieser geologische Kontakt trotzdem untersuchen lässt, ohne dass wir hierfür einen zu großen Umweg machen müssen.“

Am 16. Mai machte Curiosity schließlich ‚kehrt‘ und steuerte zunächst wieder nach Norden und anschließend nach Westen und Süden. Im Rahmen von insgesamt fünf Fahrten wurde so bis zum 22. Mai ein Gebiet namens „Marias Pass“ erreicht, wo ebenfalls zwei unterschiedliche Gesteinsschichten – helles Material trifft dort auf eher dunkle Gesteinsablagerungen – in Kontakt zueinander treten. Das hellere Material, so die beteiligten Wissenschaftler, konnte bereits im bisherigen Verlauf der Mission an anderen Stellen der Region Pahrump Hills eingehender analysiert werden. Das dunklere Material, welches einer Region namens „Stimons“ zugeordnet wird und das die Gesteine der Pahrump-Unit teilweise überlagert, ist dagegen neu.

Während der folgenden Tage wurden verschiedene geschichtete Gesteinsablagerungen und frei auf der Oberfläche liegende Felsblöcke eingehender mit mehreren Instrumenten des Rovers analysiert, wobei die beteiligten Wissenschaftler auch Wert auf die Charakterisierung der lokalen Stratigraphie der Pahrump-Stimons-Kontaktzone legten. Zudem erfolgten zwei weitere Fahrten, in deren Verlauf sich der Rover noch weiter in den Marias Pass hinein begab. Durch die erste dieser beiden Fahrten – hierbei wurde am 25. Mai eine Distanz von 33 Metern überbrückt – erreichte Curiosity eine nahezu perfekte Position für die weitere Erforschung dieser Übergangszone. Eine weitere, diesmal lediglich über 2,5 Meter führende Fahrt brachte den Rover schließlich am 27. Mai in eine Position, welche die direkte Untersuchung dieser Gesteine durch die an dem Instrumentenarm montierten Analysegeräte ermöglichte.

Neben dem Alphapartikel-Röntgenspektrometer kam hier dann während der letzten Tage auch mehrfach die MAHLI-Kamera zum Einsatz, um eine mit dem Namen „Big Arm“ belegte Oberflächenstruktur abzubilden, welche als ein potentielles Ziel für eine eingehendere Analyse angesehen wird. Sollte sich Big Arm dabei tatsächlich als ein für ‚Contact Science‘ geeignetes Objekt herausstellen, so wird es allerdings noch mehrere Wochen dauern, bis die entsprechenden Untersuchungen tatsächlich durchgeführt werden können.

Solarkonjunktion
Der Grund hierfür ist eine demnächst anstehende „Sonnenkonjunktion“. Hierbei handelt es sich um eine spezielle Himmelskonstellation, bei der sich der Mars von der Erde aus gesehen in einem Abstand von nur wenigen Grad zu der Sonne befindet. Aufgrund dieser Planetenkonstellation ist die Datenübertragung zwischen der Erde und den in einer Umlaufbahn um den Mars operierenden Raumsonden oder einem direkt auf der Oberfläche aktiven Rover stark beeinträchtigt, da die von der Sonne ausgehende Strahlung die Funksignale, welche zwischen der Erde und den ‚Marskundschaftern‘ hin und her gesandt werden, zu sehr stört. Diese etwa alle 26 Monate eintretende Planetenkonstellation hat zur Folge, dass alle auf oder um den Mars herum aktiven Sonden und Rover für einen Zeitraum von etwa zwei bis drei Wochen weitestgehend inaktiv sind (Raumfahrer.net berichtete).

Genau dieser Fall tritt jetzt gerade wieder ein. Die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express hat so zum Beispiel ihren normalen wissenschaftlichen Betrieb für die kommenden Wochen bereits ‚eingestellt‘ und auch die restlichen Rover und Orbiter verringern ihre Aktivitäten derzeit auf ein Minimum. Nach dem Ablauf des heutigen Arbeitstages wird auch der Rover Curiosity seinen Instrumentenarm in einer ‚Ruheposition‘ verstauen und diesen erst in mehreren Wochen – zeitgleich mit der Wiederaufnahme des nominalen Betriebes – ‚entfalten‘. Während der kommenden Wochen wird Curiosity seine Aktivitäten dann auf ein Minimum beschränken, wobei deutlich weniger als die Hälfte der sonst üblichen Datenmenge die Erde erreichen wird.

Die an der Mission beteiligten Wissenschaftler werden diese Zeit jedoch dazu nutzen, um sich in den kommenden Tagen im Rahmen eines ‚Team-Meetings‘ in Paris/Frankreich zu treffen. Dort sollen dann sowohl die bisherigen Erkenntnisse dieser ambitionierten Mission als auch die weitere Vorgehensweise bei der Erforschung des Aeolis Mons und des Gale-Kraters diskutiert werden.

Der Missionstag Sol 1.000
Zugleich markiert der heutige 30. Mai 2015 jedoch auch ein symbolträchtiges Datum für die Curiosity-Mission, denn am heutigen Tag begann für diesen ursprünglich auf eine Missionsdauer von zwei Erdjahren ausgelegten und bisher größten, schwersten und zudem teuersten der bisher vier auf der Marsoberflächen aktiv gewesenen Rover auch zugleich der Missionstag Sol 1.000, welcher am heutigen Tag um 03:56 MESZ begonnen hat. Verständlicherweise wurde dieses Ereignis am JPL auch mit einer kleinen Feier gewürdigt.

Bis zum heutigen Tag, dem bereits erwähnten Sol 1.000 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity 10.599 Meter auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen 245.332 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Universität Kopenhagen, Nature.

Der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity landete am 6. August 2012 im Inneren des 154 Kilometer durchmessenden „Gale-Kraters“ und untersucht seitdem – entsprechend seinen wissenschaftlichen Zielsetzungen – unter anderem, ob der äußere Nachbarplanet der Erde einstmals Bedingungen aufwies, welche prinzipiell die Entstehung von primitiven Lebensformen begünstigt haben könnten.

Neben dem erst im Jahr 2014 erfolgten definitiven Nachweis von geringen Mengen an Methan und organischem Material (Raumfahrer.net berichtete) konnte dabei bereits im Frühjahr 2013 festgestellt werden, dass der Mars in der Frühzeit seiner Entwicklung tatsächlich über die für die Entstehung von Leben notwendigen Umweltbedingungen verfügte. Die weiteren Untersuchungen zeigten zudem, dass der Gale-Krater einstmals durch die langfristig erfolgte Einwirkung von flüssigen Wasser geformt wurde (Raumfahrer.net berichtete).

Nicht nur durch die Untersuchungen des Rovers Curiosity gilt es inzwischen als gesichert, dass sich auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten einstmals große Mengen an flüssigen Wasser befanden, welches dort zudem lange genug vorhanden war, um mit den Gesteinen der Marsoberfläche zu interagieren und diese dabei auch chemisch zu verändern. Aktuelle Studien gehen dabei von einer einstmals vorhandenen Wassermenge von mindestens 20 Millionen Kubikkilometern aus (Raumfahrer.net berichtete).

Zu dieser Zeit verfügte der Mars noch über eine dichtere und ‚wärmere‘ Atmosphäre, als dies in der Gegenwart der Fall ist. Aus bisher noch nicht vollständig verstandenen Gründen ‚verlor‘ der Mars jedoch vor mehr als drei Milliarden Jahren den Großteil dieser Atmosphäre. Seitdem – so die bisherige These – kann auf dem Mars aufgrund der dort mittlerweile gegebenen Atmosphären- und Temperaturbedingungen das dort immer noch vorhandene Wasser lediglich im festen oder im gasförmigen Aggregatzustand in Form von Wassereis oder von Wasserdampf auftreten.

Perchlorate + Wasserdampf = Flüssiges Salzwasser?
Ein kleiner ‚Trick der Natur‘ könnte jedoch dafür verantwortlich sein, dass auch trotz der derzeitigen Umweltbedingungen zumindestens zeitweilig flüssiges Wasser auf dem Mars – und dort direkt auf beziehungsweise unmittelbar unter der Oberfläche – vorhanden sein könnte. Hierfür verantwortlich könnten Perchlorat-Salze sein, welche von ihren Eigenschaften her stark hygroskopisch wirken.

Bei einem der in der Marsatmosphäre vorhandenen Spurengase handelt es sich um Wasserdampf, welcher dort mit einem Mengenanteil von durchschnittlich etwa 210 ppm vertreten ist. Dieser Wasserdampf könnte mit den auf beziehungsweise unmittelbar unter der Marsoberfläche konzentrierten Perchlorat-Salzen in Verbindung treten, wodurch der Gefrierpunkt des Wassers unter den üblichen Punkt abgesenkt wird. Statt einer festen Eisschicht könnte sich somit eine flüssige Salzlauge bilden.

Erste Indizien für einen derartigen Prozess ergaben sich bereits im Sommer 2008 im Rahmen der damaligen Marslander-Mission Phoenix der NASA (Raumfahrer.net berichtete). Wasser mit einem sehr hohen Anteil an Perchlorat-Salzen, so die an der Phoenix-Mission beteiligten Wissenschaftler, könnte auf dem Mars über einen sehr niedrigen Gefrierpunkt verfügen. Die Perchlorat-Salze könnten zu einem besonders intensiven Frostschutzeffekt beitragen und bei einer extrem hohem Beimischung noch bis zu einer Temperatur von minus 70 Grad Celsius das Vorhandensein von flüssigem Wasser ermöglichen.

Die diversen Lander- und Rovermissionen der NASA auf dem Mars haben in der Vergangenheit eine Vielzahl an Hinweisen darauf geliefert, dass Perchlorat-Salze offenbar in weiten Bereichen auf der Marsoberfläche vorhanden sind. Jetzt konnte auch der Rover Curiosity diese Salze eindeutig nachweisen. Die in den vergangenen Jahren mit der Wetterstation REMS – einem der zehn wissenschaftlichen Instrumente des Rovers – gewonnenen Daten zeigen zudem ergänzend zu diesem Perchlorat-Nachweis, dass im Bereich des Gale-Kraters bezüglich der Luftfeuchtigkeits- und Temperaturwerte zeitweise Bedingungen vorherrschen, welche die Bildung von stark salzhaltigen wässrigen Lösungen denkbar erscheinen lassen.

„Wir haben [im Bereich des Gale-Kraters] Calcium-Perchlorate im Boden entdeckt und unter den richtigen Voraussetzungen können diese Salze Wasser aus der Atmosphäre absorbieren“, so Morten Bo Madsen von der Universität Kopenhagen, einer der an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftler. „Diese Bedingungen herrschen dort speziell während der Wintermonate in der Nacht und unmittelbar nach Sonnenaufgang vor.“
In der Zeit nach dem Sonnenuntergang schlägt sich ein Teil der Luftfeuchtigkeit der Marsatmosphäre demzufolge in Form von Bodenfrost auf der Planetenoberfläche nieder, interagiert dort mit den hier befindlichen Calcium-Perchloraten und wird im Rahmen dieses Prozesses durch den hohen Salzanteil zu ‚flüssigem Wasser‘. Erst mit dem erneuten Tagesanbruch und den dabei auftretenden höheren Temperaturen ‚verflüchtigt‘ sich das Wasser wieder und gelangt erneut als Wasserdampf in die Atmosphäre.

„Aufgrund der Porosität des Untergrundes kann dieses flüssige Wasser in die Tiefe sickern und sich dort weiter ausbreiten“, so Morten Bo Madsen weiter. Die Messungen von Curiosity zeigten in den obersten 15 Zentimetern der Marsoberfläche verschiedene Auffälligkeiten, welche diese Hypothese eines aktiven Wasserkreislaufs untermauern. Allerdings sind weitere Analysen und Datenauswertungen notwendig, um die hierbei aktiven Prozesse zu entschlüsseln und zu bewerten.

Derzeitiges Leben auf dem Mars?
Flüssiges Wasser ist nach dem derzeitigen Wissensstand eine der unabdingbaren Grundvoraussetzungen dafür, dass sich Leben zunächst bilden, dann erhalten und anschließend weiter entwickeln kann. Trotzdem darf die jetzt erfolgte Entdeckung des Marsrovers Curiosity nicht überbewertet werden.

„Wir haben diese Wassersohlen nicht direkt gemessen, sondern aufgrund der bisherigen Daten lediglich die Wahrscheinlichkeit von deren Existenz kalkuliert“, so Dr. Ashwin Vasavada, der Projektwissenschaftler der Curiosity-Mission vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien.

Selbst wenn es zutreffen sollte, dass sich zeitweise auf beziehungsweise unmittelbar unter der Oberfläche in den äquatorialen Breiten unseres Nachbarplaneten flüssiges Wasser befindet, so wäre der Mars doch immer noch ein denkbar ungeeigneter Ort für selbst extremophile Lebensformen. Die derzeitigen Umweltbedingungen auf dem Mars – zum Beispiel die hohen Werte der kosmischen Strahlung, die selbst in den Sommermonaten niedrigen Temperaturen und die immer noch geringe Wassermenge dieses eher ‚bescheidenen‘ Wasserkreislaufs – sind nicht geeignet, um zumindest im Bereich der obersten Bodenschichten dauerhaft existierendes Leben zu beherbergen.

Diese hier nur kurz vorgestellten Erkenntnisse der Curiosity-Mission wurden von F. Javier Martin-Torres et al. unter dem Titel „Transient liquid water and water activity at Gale Crater on Mars“ kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Geoscience publiziert.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 956 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity mehr als 10.150 Meter auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen 230.578 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, USGS, University of Leicester, UMSF.

Nach dem Abschluss seiner mehr als fünf Monate andauernden Untersuchungen in der Region „Pahrump Hills“ bewegte sich der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity durch ein mit dem Namen „Artists Drive“ belegtes Tal und näherte sich dabei im Rahmen von drei Fahrten zunächst einer mit dem Namen „Garden City“ belegten Bodenformation (Raumfahrer.net berichtete). Garden City wurde von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern als ein interessantes und vielversprechendes Untersuchungsobjekt angesehen, da sich dort auf engsten Raum diverse venenartige Strukturen über die Oberfläche ziehen, welche nicht nur für derartige bereits zuvor auf dem Mars beobachtete Strukturen realtiv groß ausfallend, sondern auch unterschiedlich helle und dunkle Bereiche aufweisen.

Erste Interpretationen dieser Strukturen gehen dahin, dass es sich hierbei um Mineralvenen handelt, welche vermutlich verschiedene Sulfate enthalten. Diese Sulfate und deren hohe Konzentration, so Dr. John Bridges von der University of Leicester – einer der an der Mission beteiligten Wissenschaftler – deuten wiederum darauf hin, dass sich der Rover auf seinem Weg zu dem im Inneren des „Gale-Kraters“ gelegenen Zentralberg „Aeolis Mons“ mittlerweile einer Sedimentschicht nähert, welche sich anscheinend aus Evaporitgestein zusammensetzt.

In den vergangenen zwei Wochen wurden mehrere dieser Venen und verschiedene in diesem Bereich abgelagerte Gesteinsbrocken intensiv mit den verschiedenen Kamerasystemen, der ChemCam und dem APX-Spektrometer des Rovers untersucht, um die genaue chemische und mineralogische Zusammensetzung dieser Formationen zu ermitteln. Diese Untersuchungen sind mittlerweile abgeschlossen und am gestrigen Tag, dem Sol 940 seiner Mission, hat Curiosity die Region Garden City verlassen und im Rahmen einer Fahrt über etwa 15 Meter einen weiter südlich platzierten Gesteinsblock namens „Kanosh“ angesteuert.

Im Anschluss an diese Fahrt erfolgten erneut diverse Fotoaufnahmen, um den jetzt erreichten Standort zu dokumentieren. Diese Aufnahmen sollen genutzt werden, um am morgigen Dienstag die weitere Vorgehensweise im Bereich von Kanosh zu planen. Zwischenzeitlich erfolgte zudem eine weitere CheMin-Analyse von Probenmaterial, welches bereits Ende Februar 2015 im Bereich der Bohrstelle „Telegraph Peak“ entnommen und seit dem von dem Rover mitgeführt wurde.

Spuren von Stickstoff
Zudem gaben die an der Mission beteiligten Wissenschaftler bereits in der vergangenen Woche bekannt, dass im Rahmen der bisherigen Untersuchungen von verschiedenen Bodenproben durch den Instrumentenkomplex SAM auch Stickstoffverbindungen nachgewiesen werden konnten. In einer bereits im Oktober 2012 von Curiosity im Bereich „Rocknest“ direkt von der Planetenoberfläche entnommenen Bodenprobe (Raumfahrer.net berichtete) wurde demzufolge ein Anteil von 110 bis 300 ppm Stickstoff detektiert. Zwei weitere Proben, welche im Februar und im Mai 2013 Rahmen von Bohrungen in den Bereichen „John Klein“ und „Cumberland“ entnommen wurden, weisen dagegen einen Anteil von 70 bis 260 beziehungsweise 330 bis 1.100 ppm Stickstoff auf.

Eines der erklärten Ziele der Mission des Marsrovers Curiosity besteht in der Suche nach den „Grundbausteinen des Lebens“ und der Bestimmung von deren quantitativen Mengenanteilen auf unserem Nachbarplaneten. Hierbei handelt es sich um verschiedene chemischer Elemente wie Wasserstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff, Phosphor, Schwefel und eben auch Stickstoff, welche nach dem heutigen Verständnis für die Entstehung von Leben unabdingbar sind.

Der jetzt erfolgte Nachweis von Stickstoffverbindungen sowohl in dem direkt auf der Oberfläche abgelagerten Sand als auch in der obersten Sedimentschicht der Gale-Kraters untermauert laut den an diesen Untersuchungen beteiligten Wissenschaftlern den bereits zuvor erbrachten Nachweis, dass der Mars in seiner Frühzeit einstmals Umweltbedingungen aufwies, welche die Entstehung von einfachen mikroorganischen Lebensformen begünstigt haben könnten (Raumfahrer.net berichtete). Die nachgewiesenen Nitrate könnten nach der Meinung der Marsforscher prinzipiell einen einfachen Stickstoffkreislauf auf der Oberfläche des urzeitlichen Mars ermöglicht und dabei als Ressource für eventuell vorhandene Mikroorganismen gedient haben.

Über den Nachweis von Nitraten auf dem Mars berichtete das von Jennifer C. Stern vom Goddard Space Flight Center der NASA geleitete Team kürzlich in den „Proceedings of the National Academy of the United States of America“ (PNAS) unter dem Titel „Evidence for indigenous nitrogen in sedimentary and aeolian deposits from the Curiosity rover investigations at Gale crater, Mars“.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 941 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity mehr als zehn Kilometer auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen 225.783 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, USGS.

Bereits Ende Februar 2015 hatte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity nach einer etwas mehr als fünf Monate andauernden Untersuchungskampagne seine Arbeiten bei der im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Region „Pahrump Hills“ beendet. Am 1. März 2015, dem Sol 912 seiner Mission, sollte der Rover seine Fahrt fortsetzen und sich dabei zunächst durch ein schmales, mit dem Namen „Artist’s Drive“ belegtes Tal bewegen, bevor anschließend höher gelegene Regionen des im Inneren des Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons angesteuert werden. Nur wenige Stunden vor dem Beginn dieser Fahrt wurde jedoch eine kurzfristige Stromschwankung registriert, wodurch diese Fahrt zunächst verhindert wurde.

In den folgenden Tagen waren die für den Betrieb des Rovers zuständigen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) damit beschäftigt, die Ursache für diese Stromschwankung zu ermitteln. Während einer zehntägigen Diagnose des aufgetretenen Fehlers gelangten die beteiligten Ingenieure zu dem Ergebnis, dass der Kurzschluss sehr wahrscheinlich durch eine kurzzeitig aufgetretene Stromschwankung ausgelöst wurde, deren Quelle in dem Schlagbohrmechanismus des Powder Acquisition Drill Systems (abgekürzt „PADS“) des Rovers zu finden ist (Raumfahrer.net berichtete).

Nach der Beendigung dieser Fehleranalysen wurde bereits am 11. März mit der zuvor aufgrund der Stromschwankung abgebrochenen Aufbereitung einer im Rahmen einer Bohrung gewonnenen Materialprobe fortgefahren, welche anschließend an das im Inneren des Rovers befindliche Analyseinstrument CheMin weitergeleitet und dort in der folgenden (Mars-)Nacht untersucht wurde.

Ebenfalls noch an diesem Tag wurde zudem das APX-Spektrometer – eines der an dem Roboterarm des Rovers befindliche Messinstrumente – direkt über der Oberfläche platziert und anschließend für eine über Nacht erfolgende Untersuchung des Randbereiches des Bohrloches bei „Telegraph Peak“ eingesetzt. Zu späteren Zeitpunkten sollen zudem weitere Materialproben dieser Bohrung dem ebenfalls im Roverinneren platzierten Instrumentenkomplex SAM zugeführt werden.

Die Fahrt wird fortgesetzt
Zunächst setzte der Marsrover Curiosity jedoch bereits am 12. März, dem Missionstag Sol 923, seine Fahrt fort und begann mit der Einfahrt in das südwestlich vom damaligen Standort gelegene Tal „Artist’s Drive“. Während dieser Fahrt – so die Planung der an der Mission beteiligten Wissenschaftler und der für die Steuerung des Rovers verantwortlichen ‚Roverdriver‘ – sollte Curiosity in regelmäßigen Abständen kurze Zwischenstopps einlegen, um Fotoaufnahmen der Umgebung anzufertigen.

Unter anderem sollten dabei erneut das Bohrloch, der dort gelegene und zuvor von dem APXS untersuchte Bereich, eine im Inneren des „Artist’s Drive“ befindliche Rippeldüne und ein mit dem Namen „Garden City“ belegtes Bodenziel, welches ein potentielles Ziel für die nächste APXS-Untersuchung darstellt, mit der MastCam abgebildet werden.

Allerdings wurde diese Fahrt nach bereits lediglich etwa 14 zurückgelegten Metern von der Sicherheitssoftware des Rovers vorzeitig abgebrochen. Der Grund hierfür war, dass die während der Fahrt von dem Rover gesammelten und autonom ausgewerteten Daten zeigten, dass die Räder des Rovers aufgrund des sandigen und somit sehr lockeren Untergrundes und dem damit verbundenen hohen Schlupf einen deutlich geringeren Geländegewinn erzielten als beabsichtigt.

Allerdings konnte der Rover – ausgestattet mit weiterführenden Kommandos von seinem Kontrollzentrum auf der Erde – seine Fahrt bereits am darauffolgenden Tag fortsetzen und dabei trotz erneut auftretender erhöhter Schlupf-Werte weitere rund sieben Meter überbrücken. Noch vor dem Beginn dieser Fahrt wurden Aufnahmen der inzwischen mit dem Namen „Tropic Ripple“ belegten Sanddüne angefertigt. Weitere Beobachtungsziele der MastCam waren eine Gesteinsformation namens „Hennefer“ und ein kleiner Krater namens „Hemicyon Basin“. Nach dieser Fahrt kamen an dem somit erreichten neuen Standort des Rovers sowohl die ChemCam als auch die MAHLI-Kamera zum Einsatz.

Am gestrigen Tag waren dann erneut mehrere der Kamerasysteme des Rovers aktiv. Hierbei erfolgten unter anderem Abbildungen eines kleinen Felsgrates namens „San Timoteo“. Außerdem wurde kurz vor dem Beginn der Marsnacht erneut das CheMin-Instrument aktiviert, um die Analysen der vorherigen Tage fortzusetzen.

Der heutige Tag, der Sol 926, begann für den Rover mit weiteren ChemCam-Messungen. Außerdem sollten die Kamerasysteme speziell den Himmel über dem Gale-Krater abbilden und so Informationen über eventuell vorhandene Wolken und die gegenwärtige Lichtdurchlässigkeit der Atmosphäre sammeln. Im Anschluss an diese Aktivitäten sollte eine weitere Fahrt erfolgen, in deren Rahmen sich Curiosity in den vergangenen Stunden dem zukünftigen Untersuchungsobjekt „Garden City“ noch weiter annäherte. Die aktuellen Aufnahmen und Telemetriewerte des Rovers, welche den Erfolg dieser Fahrt bestätigen, sollten in wenigen Stunden auf der Erde eintreffen.

Die anschließende Untersuchung von „Garden City“ könnte sich jedoch zunächst noch etwas verzögern, denn während der nächsten Woche werden viele der derzeit an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftler an der am morgigen Tag beginnenden 46. Lunar and Planetary Science Conference im US-Bundesstaat Texas teilnehmen und dort im Rahmen diverser Vorträge und Posterpräsentationen über die bisher erlangten Forschungsergebnisse sowie über die derzeit geplante weitere Vorgehensweise berichten.

„Aber trotzdem werden wir auch [in der kommenden Woche] mit Spannung verfolgen was Curiosity in dieser Zeit an der für uns verlockend erscheinenden Bodenformation Garden City entdeckt“, so Ryan Anderson vom USGS, einer der an der Mission beteiligten Wissenschaftler.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 926 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity bereits mehr als zehn Kilometer auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen 222.304 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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• Marsrover Curiosity bohrt bei den Pahrump Hills (27. September 2014)
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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, USGS, University of Leicester.

Nach einer etwas mehr als fünf Monate andauernden Untersuchungskampage hatte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity Ende Februar 2015 seine Arbeiten bei der im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Region „Pahrump Hills“ beendet. Am 1. März 2015, dem Sol 912 seiner Mission, sollte der Rover seine Fahrt fortsetzen und sich dabei zunächst durch ein schmales, mit dem Namen „Artist’s Drive“ belegtes Tal bewegen, bevor anschließend höher gelegene Regionen des im Inneren des Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons angesteuert werden (Raumfahrer.net berichtete).

Aufgrund eines nur wenige Stunden zuvor aufgetretenen technischen Problems konnte diese Fahrt allerdings nicht durchgeführt werden.

Noch am 28. Februar sollte ein Teil des zuvor im Rahmen einer am 26. Februar erfolgten Bohrung gewonnene Materials dem Instrumentenkomplex SAM – einem der beiden im Inneren des Rovers befindlichen Analyseinstrumente – zugeführt werden. Zwecks der Vorbereitung dieses Probentransfers wurde das Material zunächst durch das „Sample Manipulation System“ (kurz „SMS“) an das „Collection and Handling for Interior Martian Rock Analysis“ (kurz „CHIMRA“) weitergeleitet. Der CHIMRA-Komplex ist mit zwei Sieben ausgestattet, durch welche Partikel entweder kleiner als 150 Mikrometer oder aber kleiner als ein Millimeter aus einer gewonnenen Bodenprobe herausgefiltert werden können.

Diese so gesiebten Proben – so die übliche Vorgehensweise – werden anschließend in verschiedene Probenauffangbehälter befördert, von wo aus sie zwecks eingehender Untersuchungen an die beiden im Inneren des Rovers befindlichen Analyseinstrumente SAM und CheMin weiter transportiert werden können. Hierfür sind diese beiden Instrumente durch jeweils eine kleine Röhre mit der Oberseite der zentralen Struktur des Rovers verbunden. Der Transport des aufzubereitenden Materials zum CHIMRA wird dabei durch eine gesteuerte Dreh- und Schwenkbewegung des Roboterarm-Aufsatzes sowie durch gezielte Vibrationen kontrolliert.

Ein Kurzschluss stoppt die weiteren Aktivitäten
Von dem Rover zu seinem am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien befindlichen Kontrollzentrum übermittelte Telemtriedaten zeigten jedoch am 1. März, das im Rahmen dieses Probenaufbereitungsprozesses ein Kurzschluss erfolgte. Gemäß seinen Sicherheitsprotokollen stoppte der Rover daraufhin sofort alle weiteren Aktivitäten und wartete stattdessen zunächst auf weiterführende Kommandos von seinem Kontrollzentrum.

„Wir wollen zunächst im aktuellen Zustand des Rovers weitere Tests durchführen, bevor wir seinen Arm bewegen oder gar weiterfahren“, so Jim Erickson, der Curiosity-Projektmanager vom JPL in einer Pressemitteilung vom 3. März. „Dies ist die beste Möglichkeit, um die Ursache des Kurzschlusses zu ergründen.“
Diese Ursache und die davon betroffenen Systembereiche könnte Auswirkungen auf den weiteren Betrieb des Rovers haben. In einigen Systemen würde ein solcher Kurzschluss die Funktion von Curiosity kaum beeinträchtigen. Ein Kurzschluss in kritischen Komponenten hätte dagegen zur Folge, dass der Rover zumindestens zunächst auf einige Funktionen verzichten müsste. Im schlimmsten Fall wäre sogar die weitere Fortsetzung der Mission gefährdet.

Die Ursache: Stromschwankung im Bohrsystem
Die während der letzten Woche erfolgten Diagnosetest ergaben schließlich, dass der Kurzschluss sehr wahrscheinlich durch eine kurzzeitig aufgetretene Stromschwankung ausgelöst wurde, deren Quelle in dem Schlagbohrmechanismus des Powder Acquisition Drill Systems (abgekürzt „PADS“) des Rovers zu finden ist.

Dieses Bohrsystem kann im Rahmen einer durchzuführenden Bohrung 1,6 Zentimeter durchmessende und – abhängig von der Zusammensetzung der anzubohrenden Bodenprobe – bis zu sechs Zentimeter tiefe Löcher in die Planetenoberfläche oder in Gesteine bohren. Die Umdrehungszahl des Bohrers liegt bei einem Bohrvorgang je nach gewählter Einstellung zwischen einer bis hin zu 150 Umdrehungen pro Minute. Neben der drehenden Bewegung kann der Bohrkopf des PADS bei einer erfolgenden Bohrung auch nach dem Prinzip einer Schlagbohrmaschine bis zu 30 mal pro Sekunde gegen das anzubohrende Gestein gehämmert werden, wodurch das Ziel effizienter zerkleinert und durchdrungen werden kann. Die dabei erreichte Aufschlagenergie kann zwischen 0,05 und 0,8 Joule variiert werden.

Zusätzlich wird dieser Schlagbohrmechanismus aber auch dazu genutzt, um eine auf einem der beiden Siebe platzierte Materialprobe ‚durchzurütteln‘ und so infolge der sich dabei ergebenden mechanischen Erschütterungen durch die Öffnungen der Siebe zu befördern. Der am 28. Februar erfolgte Kurzschluss trat bei genau dieser Vorgehensweise auf.

Bei einem Test am JPL konnte das wenige Tage zuvor auf dem Mars erfolgte Ereignis am 5. März erfolgreich reproduziert werden. Während eines Test, bei dem der Bohrer im Rahmen einer Schlagbohrbewegung auf und ab bewegt wurde, trat für einen Zeitraum von weniger als einer Hundertstel Sekunde eine minimale Stromschwankung auf. Diese kleine Schwankung, so die Ingenieure des JPL, war wahrscheinlich trotz ihres flüchtigen Charakters stark genug, um die Sicherheitsparameter des Rovers zu aktivieren.

„Nach weiteren Analysen, in deren Rahmen wir diese Diagnose bestätigen wollen, werden wir nach Wegen suchen, um derartige Ereignisse zukünftig vermeiden zu können“, so Jim Erickson in einer weiteren Presseerklärung vom vergangenen Freitag. Bei vorherigen nach dem gleichen Prinzip ablaufenden Aktionen wurden keine derartigen Probleme registriert. Positiv ist jedoch zu vermerken, dass die Sicherheitsparameter des Rovers anscheinend ‚fein genug‘ eingestellt sind, um selbst auf minimalste Abweichungen zu reagieren.

Die weitere Vorgehensweise
Diese gegenwärtige ‚Auszeit‘ hat lediglich Auswirkungen auf die Fortsetzung der Fahrt, auf den Einsatz der am Instrumentenarm montierten Instrumente MAHLI und APXS und auf die geplanten Materialanalysen durch das SAM-Instrument. Die anderen wissenschaftichen Instrumente waren dagegen auch in den vergangenen Tagen aktiv und haben Messdaten gesammelt beziehungsweise Fotoaufnahmen erstellt.

Als nächstes will das für den Betrieb des Rovers verantwortliche Team zunächst den Instrumentenarm minimal bewegen. Anschließend soll dann überprüft werden, ob nach dieser Neuausrichtung eventuell ein erneuter Kurzschluss auftritt. Sollte dieser Fall nicht eintreten – und davon wird ausgegangen – so soll die Probenaufbereitung und anschließende Weiterleitung an das SAM-Instrument fortgesetzt werden. Sollte auch dabei alles wie vorgesehen ablaufen, dann soll der Marsrover Curiosity seine Fahrt bereits im Verlauf der kommenden Woche fortsetzen. Großartige ‚Geländegewinne‘ wird es dabei aber auch in der nächsten Zukunft nicht geben.

„Wir werden mehr Zeit an [aus wissenschaftlicher Sicht] interessanten Stellen verbringen, als das wir fahren“, so Dr. John Bridges von der University of Leicester, einer der an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftler.
Bis zum heutigen Tag, dem Sol 919 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity bereits mehr als zehn Kilometer auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen 221.015 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, USGS, Unmanned Spaceflight.

Bereits seit dem August 2012 erforscht der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity das Innere des 154 Kilometer durchmessenden Gale-Kraters. Neben den anderen wissenschaftlichen Zielen, welche die NASA mit dieser ambitionierten Mission verbindet, richtet sich das Interesse der Marsforscher dabei besonders auf die Untersuchung der klimatologischen und geologischen Bedingungen, welche einstmals in dieser Region des Mars vorgeherrscht haben. Ein speziellen Interesse gilt dabei dem im Inneren des Gale-Krater gelegenen Zentralberg „Aeolis Mons“.

Diverse Aufnahmen von verschiedenen Marsorbitern zeigten bereits im Vorfeld der Curiosity-Mission, dass dieser etwa 5.500 Meter über den Boden des Kraters hinausragende Berg an seinen Flanken über einen ausgeprägten Schichtaufbau verfügt. In den einzelnen Schichten ist – vergleichbar mit den Steilwänden des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona – die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche enthalten. Anders als in den auf der Erde gewonnenen Bohrkernen liegen diese Informationen dabei mehr oder weniger offen zutage und sind für den Rover Curiosity somit relativ leicht einsehbar.

Auf seinem Weg zu der Basis dieses Berges erreichte Curiosity bereits am 18. September 2014, dem Sol 753 seiner Mission, die Region „Pahrump Hills“, welche sich etwa 150 Meter über den tiefsten Punkten des Gale-Kraters befindet. Dieses Gebiet ist nach der Meinung der an der Curiosity-Mission beteiligten Geologen ein Bestandteil der untersten Gesteinsschicht auf der sich der Zentralberg Aeolis Mons aufbaut. In den folgenden fünf Monaten haben sich die Marsforscher auf die Untersuchung der in der unmittelbaren Umgebung der Pahrump Hills befindlichen und dort frei zutage tretenden Grundgesteine konzentriert.

Dabei kam – neben den Instrumenten des Rovers – auch ein an dem Instrumentenarm befindlicher Bohrer zum Einsatz, mit dem an drei verschiedenen Stellen im Bereich der Pahrum Hills Materialproben entnommen und anschließend eingehend analysiert wurden.

Die letzte dieser Bohrungen erfolgte bereits am vergangenen Dienstag, dem 26. Februar 2015 und hatte eine mit dem Namen „Telegraph Peak“ belegte Gesteinsformation zum Ziel. Dabei wurde mit dem „Powder Acquisition Drill System“ (abgekürzt „PADS“) – so die korrekte Bezeichnung für das Bohrsystem des Rovers – ein 1,6 Zentimeter durchmessendes und etwa sechs Zentimeter tiefes Loch in die Gesteinsformation gebohrt. An den drei folgenden Tagen wurde das Bohrloch und ein Teil des bei der Bohrung zutage geförderten Materials ausführlich mit den verschiedenen Kamerasystemen des Rovers dokumentiert und mit mehreren Instrumenten analysiert.

Die bisherige Auswertung der während der letzten Monate in den Pahrump Hills gesammelten Daten hat gezeigt, dass diese Region – verglichen mit der chemischen Zusammensetzung der Gesteine und Böden, welche Curiosity vor dem Erreichen der Basis des Aeolis Mons untersuchte – im Verhältnis zu den vorhandenen Mengen an Aluminium und Magnesium einen erhöhten Anteil an Silizium aufweist. Dieser ‚Siliziumüberschuss‘ tritt dabei laut einer ersten Analyse der Daten des Alphapartikel-Röntgenspektrometers im Bereich von Telegraph Peak noch deutlicher zutage als bei den beiden anderen Bohrstellen in den Pahrump Hills, welche sich auf einem etwas niedrigeren Höhenniveau befanden.

Gegenwärtig werden Teile des von dem Bohrloch entnommenen Materials mit einem weiteren Instrument, dem im Inneren des Rovers befindlichen CheMin-Spektrometer, analysiert. Hierbei wollen die beteiligten Wissenschaftler die mineralogische Zusammensetzung der Materialprobe entschlüsseln. Durch ähnliche Untersuchungen mit dem SAM-Instrument soll in den kommenden Tagen zudem auch die chemische Zusammensetzung des angebohrten Gesteins offengelegt werden.

Die Fahrt wird fortgesetzt
Mit dieser dritten Bohrung und den damit verbundenen Analysen ist die Untersuchung der Region „Pahrump Hills“ beendet. Bereits am morgigen Tag – dem Sol 912 der Mission – soll Curiosity dieses Gebiet verlassen. Dabei wird sich der Marsrover zunächst durch ein kleines mit dem Namen „Artist’s Drive“ belegtes Tal bewegen und anschließend seine Fahrt zu höher gelegenen Regionen des Aeolis Mons fortsetzen.

Durch eine langsame ‚Besteigung‘ des Berges, welche mit weiteren ausführlichen Analysen von aus geologischer Sicht interessant erscheinenden Ablagerungen verbunden sein wird, soll dessen Entwicklungsgeschichte im weiteren Verlauf der Mission Schritt für Schritt erforscht und entschlüsselt werden. Auf diese Weise erhoffen sich die auf die Erforschung des Mars spezialisierten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse darüber, wann, wie, warum und in welchen Zeiträumen sich das Klima und die Umweltbedingungen auf dem Mars einstmals so dramatisch verändert haben.

Verbesserte Software
Dabei wird Curiosity auch ein erneutes Upgrade seiner Betriebssoftware zugute kommen, welches bereits vor rund vier Wochen an den Rover übermittelt, installiert und erfolgreich getestet wurde. Durch dieses Upgrade wurden speziell Curiositys Möglichkeiten der ‚autonomen Navigation‘ erweitert.

Aufgrund der großen Distanz zwischen Erde und Mars – abhängig von der Konstellation der beiden Planeten kann die Signallaufzeit bis zu 22 Minuten betragen – kann der Rover von den für die Steuerung von Curiosity verantwortlichen Roverdriver des Jet Propulsion Laboratory (JPL) nicht etwa mittels eines Joysticks ‚in Echtzeit‘ navigiert werden. Vielmehr müssen sämtliche von dem Rover zu absolvierenden Manöver im Voraus bis ins Detail geplant und festgelegt werden.

Zu diesem Zweck werten die Roverdriver die zuvor von Curiosity erstellten Fotoaufnahmen der Umgebung aus und erstellen aus diesen Daten eine zukünftig einzunehmende Route. Hierbei muss ein spezielles Augenmerk darauf gelegt werden, dass der Rover auf dieser Route nicht unbeabsichtigt in ein Gelände gerät, welches wegen eines unebenen Terrains oder aufgrund von dort befindlichen Sanddünen eine potentielle Gefahr darstellt. Nach der Übertragung der entsprechenden Kommandosequenzen führt der Rover diese Fahrtmanöver dann selbstständig durch.

Aufgrund diese Vorgehensweise ist die Länge der im Rahmen einer einzelnen Fahrt zurückzulegenden Strecke normalerweise auf eine Distanz von maximal etwa 100 Metern begrenzt. Dies entspricht der Entfernung, in der die Kamerasysteme des Rovers unter optimalen Bedingungen die Umgebung in einer für die Planung einer zukünftigen Fahrt ausreichend hohen Auflösung wiedergeben können. Bei einer durch Geländeunebenheiten oder schlechte Beleuchtungsverhältnisse bedingten schlechten Sicht auf die zukünftig zu passierenden Oberflächenbereiche fallen die Fahrten dagegen entsprechend kürzer aus.

Allerdings ist der Rover in der Lage, dieses Manko auszugleichen, indem er sich nach dem von den Roverdrivern ‚vorgeplanten‘ Abschnitt einer Fahrt in einem sogenannten ‚autonomen Navigationsmodus‘ weiterbewegt. Hierbei unterbricht der Rover seine Fahrt in regelmäßigen Abständen von maximal wenigen Metern und fertigt mit seinen Gefahrenerkennungs- und Navigationskameras Fotoaufnahmen des vorausliegenden Geländes an.

Jeweils zwei Kameras bilden dabei zeitgleich den gleichen Geländeabschnitt ab. Diese Aufnahmen werden von der ‚Drive-Software‘ des Rovers zu Stereoaufnahmen kombiniert – im Gegensatz zu konventionellen 2D-Aufnahmen ergibt sich bei stereoskopischen Aufnahmen auch ein räumlicher Eindruck der Landschaft – und anschließend autonom ausgewertet. Aus den so gewonnenen Informationen berechnet die Software von Curiosity anschließend einen sicheren Weg zu dem vorgegebenen Endpunkt seiner jeweiligen Tagesetappe.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 911 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity bereits mehr als zehn Kilometer auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen 219.245 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, AGU, Science.

Die Atmosphäre des Mars besteht hauptsächlich aus Kohlenstoffdioxid, welches dort im Durchschnitt mit einem Mengenanteil von 95,32 Prozent vertreten ist. Des weiteren enthält sie 2,7 Prozent Stickstoff, rund 1,6 Prozent Argon und geringe Anteile an Sauerstoff (1.300 ppm), Kohlenstoffmonoxid (800 ppm) und Wasserdampf (210 ppm). Anfang des Jahres 2003 gelang einem von Dr. Michael Mumma vom Goddard Space Flight Center (GSFC) der NASA geleitetem Team zudem der Nachweis von geringen Mengen an Methan in der Atmosphäre unseres äußeren Nachbarplaneten. Diese Messungen, welche mittels spektroskopischer Untersuchungen unter der Verwendung verschiedener irdischer Großteleskope gelangen, konnte im Jahr 2004 durch Messungen des von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebenen Marsorbiters Mars Express bestätigt werden.

Die Messungen deuteten darauf hin, dass das Methan zum Messzeitpunkt nicht gleichmäßig in der Atmosphäre verteilt war. Vielmehr konzentrierte es sich auf eine 2.500 Kilometer durchmessende Region in der Nähe des Marsäquators. Laut den Berechnungen der beteiligten Wissenschaftler wurden dabei in den Regionen Terra Sabaea, Nili Fossae und Syrtis Major etwa 19.000 Tonnen des Gases freigesetzt. Die Freisetzung des Methan muss dabei erst kurz zuvor erfolgt sein, denn unter den in der Marsatmosphäre vorherrschenden Bedingungen wird dieses Gas relativ schnell unter anderem durch die fast ungehindert auf den Planeten einfallende UV-Strahlung in seine einzelnen chemischen Bestandteile zerlegt. Auch die auf der Marsoberfläche anscheinend weitläufig vorhandenen Perchlorate sind durch ihre aggressiven Eigenschaften für den relativ schnell erfolgenden Abbau von organischen Verbindungen – und somit auch für den Abbau von Methan – verantwortlich.

Obwohl die Methanvorkommen auf dem Mars in den folgenden Jahren von verschiedenen Wissenschaftlerteams bestätigt werden konnten, galt dessen Vorhandensein aus wissenschaftlicher Sicht jedoch keineswegs als endgültig gesichert, denn andere Teams konnten die gesammelten Daten bei ihren Untersuchungen nicht eindeutig bestätigen beziehungsweise kamen dabei sogar zu negativen Ergebnissen. Der Hauptgrund für die unterschiedlichen Resultate dürfte darin liegen, dass sich die Menge des in der Marsatmosphäre enthaltenen Methans mit einer Konzentration von lediglich etwa 10,5 ppb hart an der Nachweisgrenze der bisher zur Untersuchung der Marsatmosphäre zur Verfügung stehenden Instrumente befindet.

Dies hat sich jedoch vor zwei Jahren geändert, als am 6. August 2012 der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten landete. Bei einem der zehn wissenschaftlichen Instrumente des Marsrovers handelt es sich um das Instrument Sample Analysis at Mars (kurz „SAM“). Das SAM setzt sich aus drei einzelnen Messinstrumenten zusammen, von denen eines – das Tunable Laser Spectrometer (kurz „TLS“) – für die Ermittlung der chemischen Bestandteile der Marsatmosphäre und der Bestimmung von deren Mengenanteilen eingesetzt werden kann. Bereits bei kurzen und entsprechend ‚oberflächlichen‘ Messungen ist das TSL in der Lage, Methan bis zu einer Konzentration von einem ppb nachzuweisen. Im Rahmen von länger andauernden Messungen kann Methan dagegen sogar bis zu einer Konzentration von lediglich 50 bis 100 Molekülen pro Billion Luftmolekülen nachgewiesen werden.

Schwankende Methankonzentrationen…
Während der ersten 20 Monate der Mission wurde das TSL insgesamt 13 mal genutzt, um in der Marsatmosphäre intensiv nach Methanvorkommen zu suchen. Bei den meisten dieser Messungen wurde von dem Instrument eine durchschnittliche Methankonzentration von lediglich etwa 0,7 Methanmolekülen pro Milliarde Luftmolekülen nachgewiesen. Dies entspricht einem Wert, welcher etwa 4.000 mal geringer ausfällt als die Methankonzentration in der irdischen Atmosphäre. Bei vier Messkampagnen, welche Ende 2013 und Anfang 2014 in einem Zeitraum von 60 Sols durchgeführt wurden, konnte das TSL jedoch zur Überraschung der beteiligten Planetenforscher einen zehn Mal höheren Wert von sieben Methanmolekülen pro Milliarde Luftmolekülen registrieren. Das ist zwar immer noch wenig – ist aber nicht mehr allzu weit von dem Wert entfernt, den die Wissenschaftler bereits vor etwa zehn Jahren ermitteln konnten.

„Dieser temporären Veränderungen in der Methankonzentration – erst scharf ansteigend und dann wieder abfallend – zeigt uns, dass es irgendwo in der näheren Umgebung eine lokale Quelle für das Methan geben muss“, so Sushil Atreya von der University of Michigan über die Bedeutung dieser Messergebnisse. Unklar ist für die Marsforscher dabei allerdings nach wie vor, durch welche Vorgänge das Methan freigesetzt wird.

Als mögliche Quellen für den Methannachschub auf dem Mars kommen verschiedene geologische Prozesse wie zum Beispiel vulkanische Aktivitäten oder eine Wechselwirkung zwischen tief im Untergrund befindlichen Wasservorkommen und Gesteinen in Frage. Eine weitere denkbare Erklärung für die Methanvorkommen auf dem Mars sind zudem Meteoriten und interplanetare Staubpartikel, welche regelmäßig auf die Oberfläche unseres Nachbarplaneten gelangen. Besonders interessant ist das Methan jedoch auch für die Exobiologen, von denen einige die Meinung vertreten, dass für das Methan in der Marsatmosphäre auch ein biologischer Ursprung in Frage kommen könnte. Immerhin sind methanproduzierende Mikroorganismen auf unserem Heimatplaneten für etwa 90 bis 95 Prozent des hier in der Atmosphäre befindlichen Methans verantwortlich.

Auffällig ist zudem, dass die Methanvorkommen anscheinend jahreszeitlichen Schwankungen unterliegen – wie bereits in den Jahren 2003 und 2004 wurde das Methan auf dem Mars auch bei den kürzlich erfolgten Curiosity-Messungen während des dortigen Sommers auf der nördlichen Marshemisphäre nachgewiesen – und zudem anscheinend mit den täglichen Veränderungen des Wasserdampfgehaltes in der Atmosphäre korrelieren.
Die lediglich rund 60-tägige Dauer des Events, die dabei gegebenen unterschiedlichen Methankonzentrationen bei verschiedenen Tages- und Nachtzeiten sowie das dann plötzlich erfolgende Abklingen legen für die Curiosity-Messungen eine spontane und nur kurzzeitig erfolgende Freisetzung des Methans nahe, welche dabei in einem Gebiet erfolgte, das sich nördlich des damaligen Standortes des Rovers befand. Dies ergibt sich aus einer Auswertung der Daten der Wetterstation REMS, welche unter anderem auch die im Gale-Krater – dem Operationsgebiet des Rovers – auftretenden Windrichtungen und -geschwindigkeiten analysiert. Als Quelle kommt somit für die Wissenschaftler am ehesten ehemals in einem unterirdischen Reservoir eingeschlossenes und dann plötzlich freigesetztes Methan in Frage.

…und organische Verbindungen
Bei der Analyse einer Bohrprobe, welche bereits im Mai 2013 bei einer Bodenformation namens „Cumberland“ entnommen wurde , gelang den an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftlern zudem der Nachweis von verschiedenen organischen Verbindungen. Hierbei, so das zuständige Team, handelt es sich um den ersten eindeutigen Nachweis von organischem Material auf dem Mars. Die Wissenschaftler hatten die unter anderem ebenfalls mit dem SAM-Instrument gewonnenen Daten zunächst über mehrere Monate hinweg ausführlich ausgewertet und dabei auch festgestellt, dass einige der dabei entdeckten organischen Verbindungen keineswegs vom Mars stammen, sondern als ‚blinde Passagiere‘ von der Erde zusammen mit dem Rover zum Mars gelangt sind. Bei mehreren anderen Verbindungen sei es jedoch ausgeschlossen, dass es sich um Kontaminierungen durc´h von derr Erde eingeschleppte Substanzen handelt.

Die Suche nach derartigen kohlenstoffhaltigen organischen Verbindungen, welche als die ‚chemischen Grundbausteine des Lebens‘ betrachtet werden, ist eines der erklärten Hauptziele der Mission des Marsrovers Curiosity. Allerdings, so die Planetenforscher, sei es bisher unklar, ob die jetzt registrierten Verbindungen dann letztendlich auch wirklich ursprünglich auf dem Mars entstanden sind oder ob sie beispielsweise durch Meteoriten auf dessen Oberfläche verfrachtet wurden.
Deuterium und Wasserstoff
Mit den Instrumenten des Rovers wurden zudem diverse Gesteinsproben analysiert wobei sich das Augenmerk der Wissenschaftler auf die darin enthaltenen Wassermoleküle und das sich dabei ergebende Verhältnis von Wasserstoff zu Deuterium richtete. Einzelne Wassermoleküle unterscheiden sich durch die jeweilige Isotopenzusammensetzung des Wasserstoffs. Es existieren drei Isotope des Wasserstoffs, welche sich durch die Anzahl der in den Wasserstoffatomen enthaltenen Neutronen unterscheiden. „Normaler“ Wasserstoff enthält kein Neutron. „Schwerer“ Wasserstoff – auch als Deuterium bekannt – enthält in seinem Atomkern ein Neutron und ein Proton. Der „überschwere“ Wasserstoff – Tritium genannt – verfügt in seinem Kern sogar über zwei Neutronen.

In dem auf unserem Heimatplaneten befindlichen Wasservorräten kommt auf etwa 6.400 Wassermoleküle mit „normalen“ Wasserstoff ein Molekül, welches Deuterium enthält. Die von Curiosity gemessenen Anteile von Deuterium in den Marsgesteinen fallen rund drei mal höher aus als vergleichbare Anteile im irdischen Wasser, was laut den beteiligten Wissenschaftlern auf eine in der Vergangenheit erfolgte kontinuierliche Anreicherung schließen lässt. Eine solche Anreicherung könnte sich beispielsweise ergeben haben, indem der „normale“ Wasserstoff im Verlauf der Jahrmilliarden stetig aus der immer dünner werdenden Marsatmosphäre entwich, während das „schwerere“ Deuterium erhalten blieb.

Die Daten von Curiosity legen nahe, dass der Mars bereits vor der Entstehung der im Mai 2013 im Bereich von „Cumberland“ analysierten Gesteine vor mehr als drei Milliarden Jahren einen Großteil seines Wassers verloren haben muss. Auch in der Folgezeit, so die bisherigen Ergebnisse, hat sich dieser mit dem Verlust der Atmosphäre einhergehende Wasserverlust fortgesetzt.

Weitere Untersuchungen sind notwendig
Die an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftler betonen ausdrücklich, dass die aktuellen Erkenntnisse über das Methan oder über die dortigen organischen Verbindungen keine Antwort auf die Frage liefern, ob es irgendwann in der Vergangenheit einmal Leben auf unserem Nachbarplaneten gegeben hat. Die Resultate dieser Forschungen enthüllen allerdings eine Vielzahl an Details über diesen bis in die Gegenwart chemisch und geologisch aktiven Planeten sowie über die einstmals dort gegebenen lebensfreundlicheren Bedingungen. Gewissheit hierzu werden jedoch erst weitere Untersuchungen liefern können…

„Wir werden auch weiterhin mit diesen Entdeckungen arbeiten, die immer noch ein Rätsel für uns darstellen“, so John Grotzinger, der leitende Projektwissenschaftler der Curiosity-Mission vom California Institute of Technology (CIT) in Pasadena. „Können wir noch mehr über die aktive Chemie lernen, die für diese Schwankungen im Methangehalt der Atmosphäre verantwortlich ist? Und können wir Ziele für weitere Analysen identifizieren, in denen sich bestimmbare organischen Verbindungen erhalten haben könnten?“
Diese hier nur kurz vorgestellten Erkenntnisse der Curiosity-Mission wurden der Öffentlichkeit am gestrigen Tag im Rahmen der alljährlichen Herbsttagung der American Geophysical Union (AGU) präsentiert, welche vom 15. bis zum 19. Dezember 2014 in San Francisco/Kalifornien stattfindet. Parallel dazu wurden von den beteiligten Wissenschaftlern mehrere Artikel in Fachzeitschriften publiziert.
Bis zum heutigen Tag, dem Sol 841 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity fast zehn Kilometer auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen 206.976 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Fachartikel von C. Webster et al.:

• Mars methane detection and variability at Gale Crater (Science – Abstract, engl.)

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Ein Beitrag von Roman van Genabith. Quelle: NASA.

In der Raumfahrt ist Gewicht = Geld, jedes gestartete Kilo bedeutet ein Mehr an benötigtem Treibstoff, welcher wiederum das Gewicht nach oben treibt. Eine Spirale, die das Startgewicht zum Flaschenhals jeder Mission macht.

300 kg beispielsweise sind in diesem Licht betrachtet eine bedeutsame Masse. Ein Potenzial, dass bei bisherigen Landemissionen stets verschenkt wurde, da es als Ballastgewicht, zumeist aus Wolfram bestehend, abgesprengt wurde. – Ein Potenzial, das die NASA jetzt ausbeuten möchte.

Trotz chronischem Spardrang beim Gewicht wird der Ballast an Bord der Raumfahrzeuge benötigt. Er stabilisiert beispielsweise die Eigenrotation inhomogen beladener Satelliten oder Sonden. Eine gleichmäßige Eigenrotation ist nämlich Voraussetzung für das Halten eines stabilen Kurses.

Insgesamt 300 kg Ballast in Form von Wolfram führte die Landestufe mit dem NASA-Rover Curiosity mit sich und sprengte es kurz vor Eintritt in die Atmosphäre und während der diffizilen Landung ab.

Kurz vor dem Eintritt in die Marsatmosphäre sprengte die Landestufe zwei je 75 kg schwere Wolfram-Gewichte ab. Die so erzeugte leichte Schräglage und daraus resultierende Verlagerung des Schwerpunkts sollte die kinetische Wucht des Aufpralls auf dichtere Atmosphärenschichten dämpfen, brachte einen kleinen Auftrieb und entlastete den Hitzeschild während der auf den Abwurf folgenden sogenannten „7 Minutes of Terror“.

75 Sekunden nach dem Abwurf der beiden ersten Gewichte wurden sechs weitere mit einem Gesamtgewicht von noch mal 150 kg abgesprengt und richteten die Rotationsachse wieder auf.

Nun überlegt die NASA, ob es Möglichkeiten gibt, solche nicht unerhebliche Massen an Ballast in Nutzlast zu verwandeln, doch einfach ist das nicht. Der Ballast muss nämlich seine Ballst-Funktion weiterhin exakt so wie bisher erfüllen, folgerichtig spricht die NASA also von Nutzballast. Wolfram kam hier nicht zufällig zum Einsatz. Es besitzt eine hohe Dichte. Daraus resultiert ein hohes Eigengewicht bei geringer Ausdehnung und eine hohe thermische Unempfindlichkeit.

Der zu konzipierende Nutzballast muss sich genau so am Raumschiff verteilen und montieren lassen, wie die bisherigen Ballastgewichte, und sein Nutzen muss sich während des Flugs bzw. während der Landung erfolgreich manifestieren. Die Frage, wie das zu erreichen sein könnte, überlässt die NASA nun der sogenannten Crowd. In einem Vortrag auf der Messe World Maker Faire in New York lobte NASAs neuer Chief Technologist David W. Miller unlängst 20.000 US-Dollar für das beste Konzept aus, das die NASA anschließend lizenzfrei verwenden will. Sein Vortrag war der offizielle Startschuss für den Wettbewerb namens Mars Balance Mass Challenge.

Die Frist für Einreichungen endet am 21. November 2014. Trotz der schwierigen Aufgabe wurden mit Stand vom 24. September bereits 717 Vorschläge eingereicht.

Einsendungen sind willkommen aus allen wissenschaftlichen Disziplinen und müssen lediglich in Form einer schriftlichen Ausarbeitung vorgelegt werden. Voraussetzung ist die Erfüllung einer wissenschaftlichen bzw. technischen Funktion, die einen Zugewinn für eine Mission darstellt und die ursprüngliche Funktion der Ballastgewichte unberührt lässt.

YouTube-Video zur Mars Balance Mass Challenge:

• Mars Balance Challenge

Der Beitrag Nützlicher Ballast – Mars Balance Mass Challenge erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Steve Münker. Quelle: NASA.

Im Vorfeld hatte es nämlich von einem wissenschaftlichen Beratungs- und Kontrollgremium harsche Kritik gehagelt. Im NASA Planetary Senior Review Panel war man der Meinung, das der Rover zu viel gefahren sei und zu wenig für die Forschung genutzt wurde. Man habe geologisch wertvolle Stellen links liegen gelassen und nutze die analytischen Instrumente des Rovers nur unzureichend. Dies sei eine Verschwendung von Steuergeldern. Eine in den USA recht böse Beschuldigung. Als sich dann wichtige Verantwortliche dieser Mission beim Treffen des Gremiums nicht blicken ließen, kam der Vorwurf der Arroganz noch hinzu. Der Fehdehandschuh war also ausgezogen und geworfen worden. Er sollte nicht lange liegen bleiben.
Der Direktor der Abteilung Planetenwissenschaft, Jim Green, stellte deshalb gleich von Beginn der Telefonkonferenz an klar, dass die Curiosity-Mission bisher sehr erfolgreich ist. So meisterte man das ambitionierte Landeverfahren des Rovers im Gale Krater sehr gut und fuhr anschließend ohne Probleme zu einer nicht weit vom Landeort entfernten Yellow Knife Bay genannten Region. Hier wies man im Boden die Jahrmillionen alten Überreste von Bächen und Seen nach. Der Nachweis von Fließgewässern auf dem Mars elektrisierte die Forscher, weil ein Wasserkreislauf eine der Grundvoraussetzungen für die Entstehung von Leben ist. Die wichtigsten Kriterien, an denen der Erfolg einer Mission gemessen wird, waren somit gleich zu Beginn erfüllt.

Die Verantwortlichen konnten sich nun sehr viel entspannter der nächsten großen Aufgabe widmen, der etwa 19 km langen Fahrt zu den Murray Butts, dem eigentlichen Forschungsort der Mission. Diese Gelände am Fuß des Zentralbergs sollte möglichst sicher und schnell erreicht werden. Leider traten an Curiosity aber nun erste Probleme auf. Besonders die Räder litten unter dem harschen Untergrund und zeigten bald deutliche Schäden. Die Sorge der Roverfahrer galt nun mehr den täglichen Fahrten.Die Bohrungen und damit auch Untersuchungen mit den SAM und CheMin Spektrometern, die auf den erzeugten Gesteinsstaub angewiesen sind, rückten in den Hintergrund. Dies wiederum führte zu der Kritik des eingangs erwähnten Kontrollgremiums.

Green und auch der nachfolgende Redner, John Grotzinger, wiesen diese Vorwürfe zurück. Immerhin hat man tausende Bilder mit den unterschiedlichen Kameras des Rovers angefertigt und sehr viele Messungen mit der ChemCam und dem APXS gemacht. Dadurch habe man sehr gute Vorstellung der Geologie entlang der Fahrstrecke. John Grotzinger, der Projektwissenschaftler der Misson, erläuterte weiter, dass die Radprobleme des Rovers auch einen positiven Nebeneffekt gehabt hätten. Auf der Suche nach einem radschonenden Gelände verlegt man die Fahrstrecke weiter nach Süden, viel dichter an Mount Sharp heran.

Eine Analyse von Bildern, welche sowohl vom Curiosity selbst, als auch von den Marsorbitern angefertigt wurden, aber auch die Ergebnisse der letzten, abgebrochenen Bohrung, zeigen nun, dass man sich an der Grenze befindet, an der die Bodensedimente des Kratergrundes an die Gesteinsschichten der Murray-Formation stoßen. Der Kurs des Rovers wurde daraufhin erneut geändert. Das Ziel ist nun eine Pahrump Hills genannte Region, welche in den nächsten ein bis zwei Wochen erreicht werden soll. Hier soll Curiosity dann mit der eigentlichen Forschungsarbeit beginnen.

Dazu sollen Bohrungen und andere Analysen sehr viel häufiger und engmaschiger erfolgen. Wissenschaftler sollen zudem kurzfristig Eingaben machen können, auf die man flexibel reagieren möchte. Dies kann man wohl als Zugeständnis an das Planetary Senior Review Panel werten. Nach diesen ersten Untersuchungen plant man dann weiter den Berg hinaufzufahren und die ungefähr 200 Meter mächtigen Lagen der Murray-Formation zu sondieren. Unterwegs sollen auch Sanddünen und offen zu Tage tretende Felsklippen angesteuert werden, wie Kathryn Stack, eine beteiligte Wissenschaftlerin erläuterte. Das Ziel dieser Reise ist die nächste große Gesteinsschicht des Berges, der Hematit-Formation.

Mit Hilfe der großen Anzahl der Untersuchungen, soll der Boden nach Stellen abgesucht werden, an denen sich wasserlösliche Mineralien, wie Silikate und Sulfate, angereichert haben. Dies wäre ein weiteres Zeichen für die wasserreiche und lebensfreundliche Vergangenheit des Planeten Mars. Weit wichtiger ist aber, dass sich die Wissenschaftler erhoffen, dass an Stellen an denen sich anorganische Verbindungen konzentrieren und konservieren konnten auch organische Verbindungen zu finden sind.

Organische Verbindungen sind auf dem Mars sehr viel weniger beständig und daher schwer zu finden. Ihr Fund würde die Theorien vom primitiven Leben auf dem jungen lebensfreundlichen Mars stark unterstützen. Die Murray Formation allein deckt dabei mit Ihren, von der Witterung freigelegten, Schichten mehrere Millionen Jahre Marsgeschichte ab. Die Aufgabe ist also sehr umfangreich. Dennoch sind die Wissenschaftler sehr zuversichtlich ihre Aufgaben meistern zu können.

Das Curiosity Projekt ist mit 59,4 Millionen Dollar gut finanziert und auch der technische Zustand des Rovers wird trotz allem als gut beschrieben. Die nächsten Monate sollten auch trotz oder gerade wegen der kürzeren Fahrtstrecken sehr ereignisreich bleiben.

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