Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, University of Arizona.

Bereits seit dem März 2006 umkreist die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene und mit sechs wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattete Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (kurz „MRO“) den Mars und liefert den an dieser Mission beteiligten Wissenschaftlern seitdem fast täglich neue und immer wieder faszinierende Detailaufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre unseres äußeren Nachbarplaneten.

Die Hauptkamera an Bord des MRO, die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, erreicht dabei mit ihren Aufnahmen unter optimalen Bedingungen eine Auflösung der Planetenoberfläche von bis zu 25 Zentimetern pro Pixel. Eine zweite Kamera an Bord des Orbiters, die CTX-Kamera, erreicht zwar ‚lediglich‘ eine Auflösung von etwa sechs Metern pro Pixel. Durch das bei den CTX-Aufnahmen erreichte größere Gesichtsfeld kann das durch die HiRISE abgebildete Gebiet jedoch in einen räumlich weiter ausgedehnten Kontext versetzt werden.

Im Rahmen ihrer Aktivitäten bilden diese beiden Kameras bei passenden Gelegenheiten auch immer wieder die gleichen Abschnitte der Marsoberfläche ab und dokumentieren dabei Veränderungen, welche sich dort erst in jüngster Vergangenheit ergeben haben. Durch den Vergleich mit älteren Aufnahmen zeigte sich dabei mehrfach, dass der Mars im geologischen Sinn keinesfalls eine „tote Welt“ ist, sondern dass die Oberfläche unseres Nachbarplaneten vielmehr einem permanent ablaufenden Veränderungsprozess unterliegt.

Durch aeolische Prozesse herbeigeführte Veränderungen von Sanddünen, der Wechsel der Jahreszeiten und immer wieder erfolgende Meteoriteneinschläge führen auch in der unmittelbaren Gegenwart dazu, dass die Marsoberfläche immer wieder neu gestaltet wird.

Bei einer weiteren an Bord des Marsorbiters befindlichen Kamera handelt es sich um die in der interessierten Öffentlichkeit eher unbekannte „Mars Color Imager“-Kamera (kurz „MARCI“), welche als einziges Kamerasystem des MRO den Mars in seiner ‚Gesamtheit‘ abbilden kann. Die mit dieser Kamera angefertigten Aufnahmen werden seit dem Beginn der MRO-Mission in erster Linie dazu genutzt, um routinemäßig aktuelle Wetterberichte vom Mars zu erstellen.

Diese mittlerweile über einen längeren Zeitraum erfolgende Beobachtung des täglichen marsianischen Wettergeschehens erlaubt es den Wissenschaftlern, Rückschlüsse auf die Prozesse zu ziehen, welche das Wetter auf dem Mars bestimmen. Außerdem sind aktuelle Wetterdaten vom Mars notwendig, damit die für den Betrieb der derzeit aktiven Marsorbiter und -rover verantwortlichen Wissenschaftler und Ingenieure die zukünftigen Aktivitäten dieser Forschungsmissionen planen können.

Ein ungewöhnlicher ‚Fleck‘ auf der Oberfläche
Seit dem Beginn der systematischen Beobachtung des Mars durch den MRO ist Bruce Cantor von der in San Diego/Kalifornien angesiedelten Firma Malin Space Science Systems (MSSS) – der Herstellerfirma der MARCI-Kamera – einer der Wissenschaftler, welche für die Auswertung und Interpretation der gewonnenen Wetterdaten verantwortlich sind. Dabei fiel ihm bei der Bearbeitung der MARCI-Fotos vom 20. März 2014 ein dunkler Fleck auf, der sich in der Nähe des Marsäquators befand.

„Das war eigentlich nicht das, wonach ich gesucht habe“, so Bruce Cantor. „Ich war mit meiner üblichen Wetterüberwachung beschäftigt als mir dieser Fleck auffiel. Es sah aus wie Strahlen, die von einem zentralen Punkt ausgehen.“

Daraufhin überprüfte Cantor weitere Aufnahmen der betreffenden Region, die zu früheren Zeitpunkten angefertigt wurden. Der ‚Fleck‘ war bereits auf Aufnahmen zu erkennen, welche ein Jahr zuvor von der MARCI-Kamera angefertigt wurden. Auf fünf Jahre alten Abbildungen war er dagegen nicht vorhanden. Bei weiteren Vergleichen der Aufnahmen entdeckte Cantor, dass die besagte Struktur am 27. März 2012 noch nicht vorhanden war, ab dem darauf folgenden Tag jedoch regelmäßig auf den MARCI-Aufnahmen erkennbar ist.

Impaktkrater
Nachdem somit bestätigt war, es sich um eine relativ neue Struktur auf der Marsoberfläche handeln muss, wurde am 6. April zunächst die CTX-Kamera eingesetzt, um die Region etwas näher in Augenschein zu nehmen. Die CTX hatte dieses Gebiet, welches sich zwischen dem Olympus Mons und der weiter südwestlich gelegenen Region Gordii Dorsum befindet, bereits am 16. Januar 2012 dokumentiert. Bei einem Vergleich mit den im April 2014 neu erstellten Aufnahmen zeigte sich, dass sich dort jetzt zwei Impaktkrater befinden, die zu Beginn des Jahres 2012 noch nicht vorhanden waren.

Somit konnte bestätigt werden, dass es sich bei der von Bruce Cantor entdeckten Struktur um eine ‚frische‘ Einschlagsstelle handelt. In den vergangenen Jahren konnten die an der Mars Reconnaissance Orbiter-Mission beteiligten Wissenschaftler durch den Vergleich von zu unterschiedlichen Zeitpunkten angefertigten Oberflächenaufnahmen rund 400 erst kürzlich entstandene Impaktkrater identifizieren. Die jetzt entdeckte Einschlagstelle ist dabei der erste Nachweis eines Impaktes, welcher durch die deutlich niedriger auflösende MARCI-Kamera gelang. Immerhin liegt die Auflösung dieser Kamera bei lediglich etwa einen Kilometer pro Pixel.
Zusätzliche, ebenfalls im letzten Monat angefertigte Aufnahmen der HiRISE-Kamera zeigten dann, dass sich neben den beiden größeren Kratern in diesem Gebiet ein Dutzend weitere, allerdings kleinere Krater befinden, welche vermutlich alle durch das gleiche Impaktereignis entstanden sind. Das bei dem zugrunde liegenden Impakt freigesetzte Ejektamaterial bedeckt eine Fläche mit einem Durchmesser von etwa acht Kilometern.

Der größte der Krater verfügt über einen Durchmesser von etwa 48,5 x 43,5 Metern und ist somit zugleich der größte erst kürzlich auf dem Mars entdeckte Einschlagkrater. Und er gibt den Wissenschaftlern zugleich Rätsel auf.

„Der größte dieser Krater ist ungewöhnlich. Im Vergleich zu anderen frischen Kratern fällt er relativ flach aus“, so Alfred McEwen von der University of Arizona in Tucson/USA. Der Wissenschaftler schätzt, dass der für die Entstehung dieses Kraters verantwortliche Himmelskörper über einen Durchmesser von etwa drei bis fünf Metern verfügt haben muss. Die leicht ovale Form und die geringe Tiefe des Kraters, so eine mögliche Interpretation, könnte eventuell durch einen relativ flachen Aufprallwinkel des Impaktors erklärt werden.

Tscheljabinsk
Ein mehr als dreimal so großer Asteroid ist erst am 15. Februar 2013 über der russischen Stadt Tscheljabinsk in die Erdatmosphäre eingetreten. Durch die dabei erzeugte Druckwelle wurden mehr als 1.000 Menschen verletzt (Raumfahrer.net berichtete über dieses Ereignis und über die später bekanntgegeben Parameter des Asteroiden).

Allerdings ist dieser Asteroid beim Durchqueren der unteren, dichteren Schichten der Erdatmosphäre in mehrere kleine Einzelteile zerbrochen. Deshalb haben nur Bruchstücke des Tscheljabinsk-Asteroiden die Erdoberfläche erreicht und dabei keinen Krater erzeugt. Ähnliches dürfte sich auch am 27./28. März 2012 auf dem Mars abgespielt haben.

Infolge der auftretenden thermischen und mechanischen Belastungen zerbrach der in die Marsatmosphäre eintretende Asteroid kurz vor dem Erreichen der Oberfläche in mehrere einzelne Bestandteile, die anschließend auf engen Raum auf der Marsoberfläche auftrafen und das jetzt dort zu beobachtende Kraterfeld erzeugten.

Für die in die Marsforschung involvierten Planetologen sind relativ frische Krater deshalb von besonderem Interesse, weil hier durch den Impakt eines Asteroiden Material sichtbar wird, welches sich bis vor Kurzem noch einige Meter unterhalb der Planetenoberfläche befand. Neben anderen Umwelteinflüssen, welche ihre Quelle direkt auf dem Mars haben, führt auch die aus dem Weltall einfallende kosmische Strahlung dazu, dass direkt auf der Marsoberfläche abgelagerte Gesteine im Laufe der Jahrmillionen erodieren. Bei der Untersuchung von erst kürzlich entstandenen Kratern ist diese Erosion noch nicht fortgeschritten. Speziell den Spektrometern, mit denen die derzeit aktiven Marsorbiter ausgestattet sind, ergibt sich somit die Gelegenheit, einen ‚indirekten‘ Blick unter die Marsoberfläche zu werfen.

Weitere mit diesem ‚frischen‘ Krater in Zusammenhang stehende Bildprodukte finden Sie hier in hoher Auflösung. Neben dieser Aufnahme der HiRISE-Kamera sind auf den Internetseiten der University of Arizona derzeit mehr als 33.000 weitere HiRISE-Aufnahmen einsehbar.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, The Planetary Society, Unmanned Spaceflight, Malin Space Science Systems.

Bereits seit dem Dezember 2013 ist der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity mit der Untersuchung eines mit dem Namen „Cook Haven“ belegten Bereiches der Marsoberfläche beschäftigt, welche sich im Bereich des „Solander Point“ – einer mehrere Kilometer langen und etwa 60 Meter hohen Geländeformation am Westrand des rund 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Kraters – befindet (Raumfahrer.net berichtete). Anfang Januar ergab sich dabei eine Situation, welche bei den an dieser Mission beteiligten Wissenschaftlern zunächst für eine gewisse Verwirrung sorgte.

Der Stein „Pinnacle Island“
In Anschluss an eine kurze Fahrt über eine Distanz von lediglich rund 50 Zentimetern bildeten die Kameras des Rovers am 8. Januar 2014 – dem Sol 3540 der Opportunity-Mission – einen kleinen, lediglich etwa vier Zentimeter durchmessenden Stein ab, welcher auf den nur 13 Tage zuvor angefertigten Aufnahmen des gleichen Oberflächenbereiches definitiv nicht zu erkennen war.
Wie war es möglich, dass dieser auffallend helle und etwas ungewöhnlich geformte Stein plötzlich und anscheinend aus dem Nichts heraus direkt neben dem Rover auftauchen konnte?

Einer der beiden zur Diskussion gestellten Erklärungsansätze ging davon aus, dass es sich bei dem kurz nach seiner Entdeckung mit dem Namen „Pinnacle Island“ belegten Stein eventuell um Auswurfmaterial handeln könnte, welches im Rahmen eines erst während der letzten Tage erfolgten Meteoriteneinschlags auf dem Mars zunächst in die Höhe geschleudert wurde und anschließend wieder auf der Marsoberfläche niederging. Obwohl diese Erklärung von den in die Opportunity-Mission involvierten Wissenschaftlern aus statistischen Gründen als sehr unwahrscheinlich angesehen wurde setzte die NASA im Februar den Marsorbiter Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) dazu ein, um diese Theorie einer eingehenderen Überprüfung zu unterziehen.

Die Hauptkamera des MRO, die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, ist unter optimalen Bedingungen in der Lage, die Marsoberfläche mit einer Auflösung von bis zu 25 Zentimetern pro Pixel abzubilden. Eine zweite Kamera an Bord dieses Orbiters, die CTX-Kamera, erreicht dagegen „lediglich“ eine Auflösung von etwa sechs Metern pro Pixel, kann dabei allerdings im Rahmen einer Aufnahme auch ein größeres Gebiet als die HiRISE abbilden. Sollte sich in der letzten Zeit in der Nähe von Opportunity ein Impakt ereignet haben, so sollten dessen Spuren auf den Aufnahmen des MRO erkennbar sein. Auf den entsprechenden am 14. Februar 2014 angefertigten Aufnahmen des Rovers waren allerdings keine Anzeichen für einen erst kürzlich in der näheren Umgebung erfolgten Meteoriteneinschlag auszumachen.

Die zweite Erklärung hatte dagegen von vornherein mehr Zustimmung gefunden. Diese Theorie besagte, dass der 185 Kilogramm schwere Rover bei seiner vorherigen Fahrt über einen zu diesen Zeitpunkt noch an einem anderen Ort abgelagerten Stein gefahren ist und dieser Felsbrocken dabei aufgeschleudert und „weggeschnippt“ wurde. Durch weiterführende Analysen und eine Vielzahl von Fotoaufnahmen stellte sich dann heraus, dass diese zweite Theorie im Prinzip zutrifft. Beim „Überfahren“ eines Steins wurde ein Teil von diesem Felsbrocken durch die dabei auftretenden mechanischen Belastungen abgesprengt und weggeschleudert.

„Als wir nach dem Abschluss der Untersuchungen von Pinnacle Island mit Opportunity ein kurzes Stück weitergefahren sind, konnten wir hangaufwärts einen umgedrehten Stein erkennen, der ein ähnlich ungewöhnliches Aussehen aufweist“, so Ray Arvidson von der Washington University of St. Louis, der stellvertretende wissenschaftliche Leiter der Opportunity-Mission. „Über diesen Stein sind wir gefahren. Die Spuren der Räder sind deutlich erkennbar. Von dort stammt Pinnacle Island.“
Vor dieser Weiterfahrt wurde Pinnacle Island jedoch zunächst mit den Instrumenten und Kameras des Rovers über mehrere Wochen hinweg ausführlich untersucht und abgebildet. Im Rahmen dieser Analysen stellte sich anhand der Messungen des mit dem am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entwickelten APX-Spektrometers heraus, dass Pinnacle Island neben einem hohen Gehalt an Mangan auch ein ungewöhnlich hoher Anteil an verschiedenen wasserlöslichen Stoffen wie Magnesium und Schwefel beherbergt. Die Wissenschaftler vermuten, dass eine frühere Interaktion mit Wasser für diese signifikante Konzentration an wasserlöslichen Stoffen in dem Stein verantwortlich ist. Denkbar wäre dabei eine langsame Kristallisation von zuvor in Wasser gelösten Mineralen. Unklar ist derzeit allerdings noch, vor wie vielen Jahrmillionen beziehungsweise Jahrmilliarden sich dieser Prozess abspielte.

„Dies könnte erst vor [in geologischen Zeiträumen betrachtet] vergleichsweise kurzer Zeit direkt unter der Oberfläche geschehen sein, oder aber bereits vor längerer Zeit tiefer im Untergrund, wobei der Stein dann allmählich durch Erosionsprozesse freigelegt wurde“, so Ray Arvidson. Nach der „Entstehung“ des Steins wurden die darüber liegenden Oberflächenschichten, so das letztere Szenario, durch erosive Prozesse – also die Einwirkung von Wasser beziehungsweise Wind – allmählich abgetragen, so dass das mineralhaltige Gestein schließlich die Oberfläche erreichte.

In den folgenden Wochen wurden neben dem „Ursprungsstein“ Stuart Island auch diverse weitere in der unmittelbaren Umgebung befindliche Felsbrocken und Gesteinsformationen ausführlich untersucht. Durch den Abgleich der dabei auf einer Fläche von wenigen Quadratmetern gewonnenen Daten wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler versuchen, die geologische Entstehungsgeschichte dieser Region der Marsoberfläche und die Rolle, welche das Wasser dabei spielte, zu entschlüsseln.

Speziell die Untersuchungen von Pinnacle Island und Stuart Island stellten sich dabei als unvorhergesehene Glücksfälle heraus, da die dort analysierten Gesteinsoberflächen erst seit wenigen Tagen den auf dem Mars vorherrschenden Umweltbedingungen ausgesetzt sind. Mittlerweile sind die Wissenschaftler allerdings dazu übergegangen, diesem „Glück“ etwas auf die Sprünge zu helfen…

Gezieltes „Zerbrechen“ von Steinen
Wie auch sein „jüngerer Bruder“, der ebenfalls von der NASA betriebene Marsrover Curiosity, ist auch Opportunity mit sechs Rädern ausgestattet. Im Bedarfsfall kann jedes dieser Räder einzeln angesteuert und unabhängig von den restlichen Rädern in eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung versetzt werden.

Am 23. Februar 2014, dem Sol 3585 der Mission, wurde Opportunity so bewegt, dass dessen rechtes Vorderrad genau über einem mit dem Namen „Sledge Island“ belegten Stein zum Stillstand kam. Im Anschluss an diese Fahrt absolvierte dieses Rad – während der Rover selbst seine Position nicht mehr veränderte – eine Vierteldrehung nach vorne und anschließend eine Vierteldrehung nach hinten. Dieses Manöver wurde anschließend noch drei mal wiederholt. Anschließend bewegte sich Opportunity etwas von Sledge Island weg und betrachtete das Resultat dieser Bewegungen mit seinen Kameras.

Dabei zeigte sich, dass auch dieser Stein durch das Gewicht des Rovers und die diesmal bewusst durchgeführten Bewegungen der Räder zerbrochen wurde. Während der letzten Tage wurden daraufhin auch die Bruchstücke von Sledge Island mit den Instrumenten des Rovers eingehend analysiert. Derzeit wird überlegt, ob ein ähnliches Manöver mit anschließenden Untersuchungen auch bei anderen Steinen durchgeführt werden soll. Außerdem ist für die nähere Zukunft vorgesehen, Opportunity noch weiter in die südliche Richtung zu manövrieren und dabei die Untersuchung der Randgebiete des „Solander Point“ fortzusetzen. Bei der dabei angepeilten Region handelt es sich um eine größere Formation von offen zutage tretenden Grundgestein, welche sich knapp 600 Meter von dem derzeitigen Operationsgebiet des Rovers entfernt befindet. Auf dem dabei zurückzulegenden Weg sollen weitere Gesteinsformationen untersucht werden.

Die Energiesituation
Neben dem allgemeinen technischen Zustand des mittlerweile seit mehr als zehn Jahren auf der Marsoberfläche aktiven Rovers – während der letzten Wochen traten zum Beispiel erneut mehrfach Probleme mit dem Flash-Speicher des Bordcomputers von Opportunity auf – muss bei den Planungen der zukünftigen Aktivitäten jedoch auch immer ein Blick auf die aktuelle Energiesituation geworfen werden. Und diese entwickelt sich gegenwärtig zwar positiv, aber … ungewöhnlich.
Im Gegensatz zu dem zweiten derzeit aktiven Marsrover der NASA, dem durch einen Radioisotopengenerator mit Strom versorgten Rover Curiosity, ist der mit Solarpaneelen ausgestattete Rover Opportunity bezüglich seiner Energieversorgung ausschließlich auf Sonnenenergie angewiesen. Aufgrund des Fortschreitens der Jahreszeiten – bereits am 31. Juli 2013 begann auf der südlichen Hemisphäre des Mars der Herbst und Opportunitys Operationsgebiet befindet sich knapp südlich des Äquators – erreichte die Sonne bis vor Kurzem eine immer niedrigere Höhe über dem Horizont, was letztendlich zumindestens theoretisch zu einer immer geringeren täglichen Energieausbeute der Solarzellen führen sollte.

Erst nach der Wintersonnenwende auf der Südhemisphäre des Mars, welche am 14. Februar 2014 erfolgte, sollte sich diese Situation wieder verbessern. In der Praxis gestaltete sich die Situation erfreulicherweise allerdings deutlich positiver.

Die Marsoberfläche ist weitläufig von großen Mengen an Staub bedeckt, welcher durch auftretende Stürme regelmäßig in die Atmosphäre befördert wird, sich dort zunächst verteilt und letztendlich wieder auf der Planetenoberfläche ablagert. Dabei bleibt es nicht aus, dass ein Teil dieses Staubes auch die Solarpaneele des Rovers bedeckt. Dieser Effekt einer kontinuierlich zunehmenden „Staubbedeckung“ der Paneele führt dazu, dass der Rover im Laufe der Zeit immer weniger Energie generieren kann.

Teilweise aufgehoben wird dieses Manko durch sogenannte „Dust Cleaning Events“. Die auf dem Mars wehenden Winde „fegen“ dabei von Zeit zu Zeit über die Solarpaneele des Rovers und „reinigen“ diese teilweise von dem zuvor dort abgelagertem Staub. Normalerweise handelt es sich bei diesen „Dust Cleaning Events“ um Ereignisse, welche bestenfalls alle paar Wochen auftreten und dabei wenige Stunden bis maximal zwei Tage andauern. Seit dem Februar erfolgen diese Ereignisse jedoch fast täglich und führen zu einer kontinuierlich zunehmenden Energiemenge.

„Wir haben so etwas noch nie zuvor gesehen“, so Bill Nelson, der Chefingenieur der Mars Exploration Rover-Mission. „Normalerweise ist eine solche Staubreinigung ein ein- oder zweitägiges Ereignis, welches zu einer [mehr oder weniger] sprunghaften Zunahme der zu Verfügung stehenden Energiemenge führt. Gegenwärtig registrieren wir jedoch über Wochen hinweg einen kontinuierlich erfolgenden Anstieg. Der Staub wird dabei von den Solarpaneelen weggeweht und auch die Kameras des Rovers haben von Tag zu Tag eine bessere Sicht auf die Umgebung.“ Dadurch bedingt, so der Projektmanager John Callas, steht Opportunity in diesem Winter mehr Energie zur Verfügung als in den vorhergegangenen Wintern.

Hier ein Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen. 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. 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.

• 26.02.2014: 0,464 kWh/Tag , Tau-Wert 0,498 , Lichtdurchlässigkeit 69,10 Prozent
• 18.02.2014: 0,409 kWh/Tag , Tau-Wert 0,480 , Lichtdurchlässigkeit 61,40 Prozent
• 12.02.2014: 0,387 kWh/Tag , Tau-Wert 0,548 , Lichtdurchlässigkeit 61,00 Prozent
• 28.01.2014: 0,361 kWh/Tag , Tau-Wert 0,572 , Lichtdurchlässigkeit 59,00 Prozent
• 21.01.2014: 0,361 kWh/Tag , Tau-Wert 0,595 , Lichtdurchlässigkeit 59,40 Prozent
• 15.01.2014: 0,353 kWh/Tag , Tau-Wert 0,617 , Lichtdurchlässigkeit 58,50 Prozent

Trotz des durch die Jahreszeit bedingten abnehmenden Sonnenstandes stieg die Energiemenge, welche Opportunity täglich generieren konnte, in den letzten Wochen immer weiter an. Bemerkenswert ist dabei der deutlich erkennbare Sprung Ende Februar. Anfang März stieg die täglich generierte Energiemenge dann sogar auf einen Wert von über 0,47 kWh pro Sol an. „Mehr Energie“ ist natürlich eine gute Nachricht für die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure. Gleichzeitig kommt dabei aber auch die wissenschaftliche Frage auf, warum diese „Dust Cleaning Events“ gerade jetzt und an diesem Ort vermehrt auftreten. Neben der aktuellen Jahreszeit und der dadurch bedingten Wettersituation scheint dafür in erster Linie die aktuelle Position von Opportunity verantwortlich zu sein.

„Wir scheinen uns gegenwärtig in einer Art ‚Windkanal‘ zu befinden“, so Bill Nelson. „Wir vermuten, dass es sich um eine Kombination aus dem aktuellen Standort des Rovers am Rand des Kraters und der Art und Weise handelt, wie der Wind durch den Endeavour-Krater strömt.“ Die Beantwortung dieser Frage wird die auf die Marsatmosphäre spezialisierten Wissenschaftler wohl noch einige Zeit beschäftigen.

Sollten auf dem Mars in näherer Zukunft keine signifikanten Staubstürme auftreten, so wird der derzeitige Staubbedeckungsgrad und der damit verbundene Energiewert eine Fortsetzung der Aktivitäten des Rovers während der kommenden Monate deutlich begünstigen. Hierfür spricht auch die gegenwärtige Wettersituation auf dem Mars.

Die meisten der in den vergangenen Woche durch den Mars Reconnaissance Orbiter beobachteten Staubsturmgebiete befanden sich über der nördlichen Hemisphäre und gingen hauptsächlich von den Randbereichen der nördlichen Polarkappe aus, von wo aus sie sich in die nördlichen Tiefebenen ausdehnten. Hiervon waren in der vergangenen Woche speziell das Acidalia Planitia und der nördliche Bereich des Tempe Terra betroffen. Weitere Sturmgebiete waren in den Bereichen Aonia Terra, Syria Planum und nördlich der Valles Marineris aktiv. Bei der Mehrzahl dieser Stürme handelte es sich um lokal begrenzte und nur wenige Tage andauernde Ereignisse.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3596 seiner Mission, hat der Rover Opportunity mehr als 38.740 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei über 189.000 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

Am 21. September 2012 entdeckten die beiden Amateurastronomen Witali Njewski und Artjom Nowitschonok mit einem der zehn Teleskope des International Scientific Optical Network (ISON) einen Kometen, welcher sich zu diesem Zeitpunkt in einer Entfernung von etwa 950 Millionen Kilometern zu der Sonne befand und der sich auf dem Weg in das innere Sonnensystem befand.

Dieser mit dem Namen C/2012 S1 (ISON) versehene Komet gehört zu den langperiodischen Kometen, welche sich auf extrem langgestreckten Umlaufbahnen um die Sonne bewegen. Er stammt somit sehr wahrscheinlich aus der Oortschen Wolke – einem Bereich des äußersten Sonnensystems, welcher vermutlich die Heimat von mehreren 100 Milliarden Kometen darstellt. Durch gravitative Störungen werden die Umlaufbahnen der dort befindlichen Kometen gelegentlich verändert, wodurch einige von ihnen in das innere Sonnensystem abgelenkt werden können. Die dabei erreichten Umlaufperioden dieser Kometen können dann von einigen zehntausend Jahren bis hin zu mehreren Millionen Jahren betragen.

Die bisherigen Berechnungen der Umlaufbahn von C/2012 S1 (ISON) haben ergeben, dass der Komet sich jetzt – mehr als 4,5 Milliarden Jahre nach seiner Entstehung – möglicherweise zum ersten Mal dem inneren Bereich unseres Sonnensystems nähert. Aus diesem Grund gehen die Kometenforscher davon aus, dass der Kern von C/2012 S1 (ISON) noch über seine ursprüngliche Oberflächenzusammensetzung verfügt, welche große Mengen an leichtflüchtigen Stoffen wie gefrorenes Kohlendioxid oder Wassereis enthalten dürfte. Die Untersuchung dieser Zusammensetzung, so die Erwartung der Wissenschaftler, dürfte tiefere Einblicke in die Frühzeit unseres Sonnensystems ermöglichen und verschiedene bisher ungeklärte Fragen – vom Ursprung des Lebens auf der Erde bis zur frühen Entwicklung unseres Sonnensystems – beantworten. Aus diesem Grund stellt dieser Komet nicht nur für Amateurastronomen, sondern auch für professionelle Wissenschaftler ein interessantes Beobachtungsziel dar und befindet sich dementsprechend derzeit unter einer dauerhaften Beobachtung.

Während seiner Anflugphase auf das innere Planetensystem zeigte der Komet ISON bereits eine starke Helligkeits- und Gasentwicklung. Dies lässt darauf schließen, dass derzeit vorrangig gefrorenes Kohlendioxid verdampft. Zudem wird wahrscheinlich Kohlenmonoxid freigesetzt. Seit dem Sommer 2013 verdampft zunehmend auch gefrorenes Wasser.

Am Abend des 1. Oktober 2013 passierte der Komet C/2012 S1 (ISON) unseren äußeren Nachbarplaneten, den Mars, in einer Entfernung von rund 10,8 Millionen Kilometern. Diese nahe Passage wurde genutzt, um mit verschiedenen derzeit aktiven Marsorbitern und Marsrovern Beobachtungen durchzuführen. Zumindest die Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) war dabei erfolgreich (Raumfahrer.net berichtete).

Der Komet hat die Umlaufbahn des Mars mittlerweile passiert und nähert sich der Sonne weiter an. Aufgrund der dabei stetig steigenden Temperaturen wird in den kommenden Wochen auch die Aktivität des Kometen zunehmen, was sich in der Ausbildung einer immer größeren Koma und eines immer länger werdenden Kometenschweifes zeigen wird. Am 28. November 2013 wird der Komet auf seiner Umlaufbahn schließlich die dichteste Annäherung an das Zentralgestirn unseres Sonnensystems erreichen und die Sonne in einer Entfernung von lediglich rund 1,8 Millionen Kilometern passieren.

„In dieser Entfernung wird die Temperatur an der Oberfläche des Kometen bis zu 2.000 Grad Celsius erreichen“, so der Kometenforscher Dr. Hermann Böhnhardt vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) im niedersächsischen Katlenburg-Lindau. Winzige Staubteilchen an der Kometenoberfläche könnten verglühen und sogar Material, welches normalerweise tief im Inneren des Kometenkerns gebunden sind, könnte verdampfen. Dadurch bedingt könnte der Druck innerhalb des Kerns des Kometen so stark ansteigen, dass der Komet zerbricht.

Für Kometenforscher wäre dieses Szenario bei weitem nicht die schlechteste Variante. Zwar hoffen viele Hobbyastronomen, dass der Komet C/2012 S1 (ISON) die Sonne unbeschadet passiert und in den darauf folgenden Tagen und Wochen einen spektakulären Schweif ausbildet. Doch falls der Kometenkern zerbricht, würden einzelne Bruchstücke den Blick auf das Innere des Körpers freigeben, welches ansonsten verborgen bleiben würde. In jedem Fall dürfte die entstehende Hitze dem Kometen „tiefgehende“ Informationen entlocken. So hoffen die Wissenschaftler zum Beispiel, dass auch im Kometeninneren enthaltene Metalle verdampfen werden.

„Metalle und weitere Stoffe wie etwa Silizium sind normalerweise in Form von Mineralien im Kometengestein gebunden und deshalb für Teleskope auf der Erde nicht zugänglich“, so Hermann Böhnhardt.

Da der Komet C/2012 S1 (ISON) bereits bei seiner Entdeckung trotz der dabei gegebenen großen Entfernung zur Sonne relativ hell strahlte, könnte er seine Geheimnisse bereitwillig preisgeben, denn lichtstarke Objekte lassen sich deutlich leichter untersuchen als lichtschwache Körper. Die in die Beobachtungskampagne involvierten Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung werden versuchen, diesen Vorzug mit Hilfe von fünf Teleskopen zu nutzen. Bei ihren Beobachtungen arbeiten sie mit Kollegen am Wendelstein-Observatorium der Ludwig-Maximilians-Universität in München, an der Thüringer Landessternwarte in Tautenburg, am Turkish National Telescope und zwei hawaiianischen Anlagen, dem Canada France Hawaii Telescope und dem W.M. Keck Observatory, zusammen.

„Bei den Beobachtungen, die wir von Hawaii aus durchführen, stehen vor allem die organischen Bestandteile des Kometen im Vordergrund“, so Hermann Böhnhardt. Diese machen möglicherweise bis zu ein Drittel der mineralischen Kometenmasse aus und beinhalten Informationen über die frühe Entwicklung unseres Sonnensystems. So wird zum Beispiel spekuliert, dass Kometeneinschläge in der Frühzeit unseres Sonnensystems mit diesen Molekülen die „Grundbausteine des Lebens“ auf die Erde lieferten. Zudem interessieren sich die Wissenschaftler dafür, wie das Mischungsverhältnis organischer Stoffe vom Entstehungsort eines Kometen abhängt. „Auf diese Weise könnten wir nachzeichnen, wie diese Stoffe in der Geburtsstunde des Sonnensystems verteilt waren“, so Hermann Böhnhardt.

Aber nicht nur die auf die Kometenforschung spezialisierten Mitarbeiter des MPS werden in den kommenden Wochen den Kometen ISON beobachten, sondern auch die dortigen „Sonnenforscher“: Auch die beiden weltraumgestützten Sonnenobservatorien Solar and Heliospheric Observatory (SoHO) und STEREO, zu denen das MPS mehrere wissenschaftliche Instrumente beigetragen hat, werden Ende November während der sonnennächsten Passage den Kometen ISON ins Visier nehmen.
„Raumsonden, die sonst die Sonnenatmosphäre und ihre Umgebung beobachten, sind für diese Aufgabe hervorragend geeignet“, erläutert Dr. Werner Curdt vom MPS. Der Komet wird während der Sonnenpassage tief in die Sonnenkorona eintauchen, mit ihr wechselwirken und dabei seine chemischen Signaturen hinterlassen. Es ist vorgesehen, diese „Fingerabdrücke“ spektroskopisch zu untersuchen. Der SoHO-Spektrograph SUMER hat dafür Softwareprogramme an Bord, die erst jetzt – fast 18 Jahre nach dem Start dieses Sonnenobservatoriums – erstmals zur Anwendung kommen werden. Das Raumsonden-Duo STEREO und das Instrument LASCO an Bord von SoHO werden mit ihren Kameras die weitere Entwicklung des Kometen über viele Tage hinweg verfolgen.

Die meisten erdgebundenen Beobachtungen der Wissenschaftler des MPS laufen in diesen Tagen an. In dieser frühen Beobachtungsphase richtet sich das Augenmerk der Forscher in erster Linie auf den Schweif des Kometen, welcher sich bereits deutlich erkennbar ausgebildet hat. Seine derzeitige Entwicklung erlaubt Rückschlüsse auf die physikalischen Eigenschaften des Kometenkerns sowie auf eventuell erfolgende Gas- und Teilchenausbrüche an dessen Oberfläche. Zudem wollen die Wissenschaftler anhand der früh gewonnen Daten die Form, die Ausdehnung und die zu erwartende Helligkeit, welche der Kometenschweif zu späteren Zeitpunkten annehmen wird, berechnen – und so einen Vorgeschmack bieten auf den Anblick, welcher sich uns Ende November und Anfang Dezember 2013 am Nachthimmel bieten wird.

Sollte der Komet seine Sonnenpassage überstehen, ohne dabei in mehrere Einzelteile zu zerbrechen, so dürfte er zum Jahresende einen spektakulären Anblick am Himmel liefern. Optimistische Prognosen gehen davon aus, dass er dabei zeitweise sogar die Helligkeit des Vollmondes erreichen könnte. Unter besonders günstigen Umständen könnte er dabei sogar als heller Fleck neben der Sonne als sogenannter Tageskomet zu sehen sein. Diese Prognosen sind allerdings mit Vorsicht zu genießen, denn die zukünftige Helligkeitsentwicklung von Kometen ist auch nach vielen Jahren der intensiven Forschung immer noch extrem ungewiss.

Trotzdem sind sich die Experten im Fall von C/2012 S1 (ISON) relativ sicher, dass bereits während der weiteren Annäherung an die Sonne der Schweif von C/2012 S1 (ISON) im November relativ einfach mit dem bloßem Auge am Morgenhimmel tief am östlichen Horizont sichtbar sein sollte. Derzeit erreicht der Komet eine Helligkeit von rund 11 mag und ist mit Amateurteleskopen am Morgenhimmel im Sternbild Löwe (lat. Leo) in der unmittelbaren Nachbarschaft des Planeten Mars zu beobachten.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: University of Arizona.

Der am 21. September 2012 von den beiden Amateurastronomen Witali Njewski und Artjom Nowitschonok entdeckte Komet C/2012 S1 (ISON) passierte auf seinem Weg in das innere Sonnensystem in der Nacht vom 1. auf den 2. Oktober 2013 den Mars in einer Entfernung von rund 10,8 Millionen Kilometern. Bereits einige Tage zuvor starteten mehrere der gegenwärtig auf der Oberfläche und im Orbit unseres Nachbarplaneten aktiven Rover und Raumsonden den Versuch, den Kometen bei dieser relativ nahen Passage mit ihren Kamerasystemen abzubilden (Raumfahrer.net berichtete).

Die entsprechenden Bemühungen der beiden Marsrover Opportunity und Curiosity verliefen anscheinend erfolglos. Auf den jeweiligen Missionsseiten wurden zwar diverse Aufnahmen des nächtlichen Marshimmels im Rohdatenformat veröffentlich – der Komet ist darauf jedoch nicht erkennbar. Sollten die Kameras der Rover in der Lage gewesen sein, den Kometen C/2012 S1 (ISON) aufzulösen, so ging dieser in den Kompressionsartefakten „verloren“ und kann erst im Rahmen einer aufwendigen Nachbearbeitung der Bilder sichtbar gemacht werden. Aufgrund der gegenwärtigen Situation in den USA steht der NASA hierfür allerdings zur Zeit kein Personal zur Verfügung (Raumfahrer.net berichtete).

Mehr Glück bei der Kometenbeobachtung hatte hingegen die Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Deren HiRISE-Kamera, eines der sechs wissenschaftlichen Instrumente an Bord dieses Marsorbiters, konnte C/2012 S1 (ISON) bereits am 29. September 2013 erfolgreich abbilden. Die hier gezeigten Aufnahmen der HiRISE-Kamera geben einen 256 x 256 Pixel abmessenden Ausschnitt des Himmels wieder. Pro Pixel wurde dabei eine Auflösung von etwa 13,3 Kilometern erreicht. Vorläufige Analysen der Aufnahmen zeigen, dass sich die Helligkeit des Kometen am unteren Ende der vorhergesagten Entwicklung bewegt, weshalb die Aufnahmen auch nicht sonderlich spektakulär erscheinen.

Allerdings hat die derzeitige geringe Aktivität des Kometen zur Folge, dass dessen Koma nur einen geringen Durchmesser aufweist, was den Wissenschaftlern wiederrum ermöglicht, genauere Aussagen über die Größe des Kometenkerns zu tätigen. Durch Vergleiche, welche auf der Grundlage der Helligkeit anderer Kometenkernen basieren, können die ungefähren Abmessungen des Kerns von C/2012 S1 (ISON) ermittelt werden.

Drei weitere Beobachtungskampagnen des Kometen durch die HiRISE-Kamera erfolgten am 1. und 2. Oktober. Von diesen Beobachtungen wurden bisher allerdings noch keine Aufnahmen veröffentlicht.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, The Planetary Society.

Der am 21. September 2012 von den beiden Amateurastronomen Witali Njewski und Artjom Nowitschonok entdeckte Komet C/2012 S1 (ISON) nähert sich derzeit immer weiter dem inneren Bereich unseres Sonnensystems. Bereits im Mai 2013 hatte der Komet dabei eine Position am Himmel eingenommen, auf der er sich von der Erde aus betrachtet in der Nähe der Sonne befand, was eine erfolgreiche Überwachung durch erdgestützte Beobachter während der letzten Monate unmöglich machte.

Mittlerweile kann der Komet jedoch wieder von der Erde aus gesehen werden. Die ersten entsprechenden Aufnahmen gelangen dem US-amerikanischen Amateurastronomen Bruce Gary bereits am 12. August 2013, der den Kometen C/2012 S1 (ISON) an diesem Tag im Rahmen einer gezielten Suche mit einem Celestron-11-Teleskop – einem Teleskop mit einer Hauptspiegeldurchmesser von 28 Zentimetern – von seiner Hobbysternwarte aus „wiederentdeckte“. Auf den entsprechenden Aufnahmen ist der immer noch extrem lichtschwache Komet als ein Objekt mit einer Helligkeit von etwa 14 mag erkennbar, bei dem sich langsam ein Schweif ausbildet.

Auf seiner Umlaufbahn um die Sonne wird sich C/2012 S1 (ISON) dem Zentralgestirn unseres Sonnensystems am 28. November 2013 bis auf eine Distanz von etwa 1,8 Millionen Kilometern annähern. Professionelle wie Amateurastronomen rechnen damit, dass der Komet dabei einen spektakulären Anblick am Himmel bieten wird. Es wird erwartet, dass der Komet von Anfang November 2013 bis Mitte Januar 2014 mit dem bloße Auge zu sehen ist, wobei er kurzzeitig sogar die Helligkeit des Vollmondes erreichen könnte. Unter besonders günstigen Umständen könnte der Komet dabei Ende November während des Tages sogar als sogenannter „Tageskomet“ als heller Fleck neben der Sonne erkennbar sein.

Eine Grundvoraussetzung für ein spektakuläres Himmelsereignis im Dezember und Januar ist allerdings, dass der Komet diese Sonnenpassage übersteht und nicht durch die dabei auf den Kometenkern einwirkenden enormen Gravitationskräfte zerrissen wird. Unabhängig davon sind Prognosen über die zukünftige Helligkeitsentwicklung von Kometen allerdings extrem schwierig und führen aufgrund des immer noch geringen Wissens über die Kometen im Allgemeinen und einzelne Kometen im Speziellen sowie über die verschiedenen Prozesse, welche zur Ausbildung einer Koma und eines Kometenschweifes führen, zu fehlerhaften Vorhersagen.

Auch um das bisherige Wissen zu erweitern wird der Komet C/2012 S1 (ISON) deshalb in den kommenden Monaten ein bevorzugtes Ziel der Astronomen darstellen. Neben diversen erdgebundenen Großteleskopen werden dabei auch verschiedene Weltraumteleskope und Raumsonden zum Einsatz kommen.

Geplante Aufnahmen aus der Umlaufbahn des Mars

Eine der hierzu einzusetzenden Raumsonden befindet sich gegenwärtig etwa 2,355 Astronomische Einheiten – dies entspricht rund 352 Millionen Kilometern – von der Erde entfernt in einer Umlaufbahn um den Mars. Die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) soll den Kometen am 20. August 2013 mit einem der sechs an Bord dieses Marsorbiters mitgeführten Instrumente, der HiRISE-Kamera, abbilden.

Hierzu müssen die für die Steuerung des Orbiters verantwortlichen Mitarbeiter des in Pasadena/Kalifornien beheimateten Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA die Raumsonde jedoch zunächst entsprechend ausrichten. Der Orbiter befindet sich normalerweise in einer Orientierung im Raum, durch welche die verschiedenen Instrumente direkt auf die Marsoberfläche zeigen. Zwecks der erfolgreichen Beobachtung des Kometen muss der MRO so „gedreht“ werden, dass statt unseres Nachbarplaneten der Komet in das Aufnahmefeld der Kamera gerät. Außerdem muss berücksichtigt werden, dass die HiRISE-Kamera dazu ausgelegt ist, lediglich wenige 100 Kilometer entfernte Ziele in hoher Auflösung abzubilden. Der Komet ISON wird am 20. August jedoch fast 150 Millionen Kilometer von dem Marsorbiter entfernt sein.

Zu Beginn dieser Woche wurden am JPL verschiedene Simulationen durchgeführt, in deren Rahmen die verschiedenen für die Beobachtung notwendigen Steuerungssequenzen getestet wurden. Dabei wurden keine Fehler in den zuvor erstellten Kommando-Scripts entdeckt. Sofern es zu keinen kurzfristigen Änderungen in den Plänen kommt, wird die HiRISE-Kamera am 20. August ab 19.22 Uhr MESZ 13 Aufnahmen des Kometen anfertigen. Ab 21.00 Uhr MESZ soll der Orbiter dann wieder auf den Mars ausgerichtet werden und den reguläre Beobachtungsbetrieb der Marsoberfläche fortsetzen.

Bei diesen Beobachtungen handelt es sich allerdings nur um einen Testlauf. Aufgrund der großen Distanz zwischen dem Orbiter und dem Kometen werden die HiRISE-Aufnahmen über eine extrem geringe Auflösung verfügen, welche bei lediglich etwa 150 Kilometern pro Pixel liegen dürfte.

Anders wird sich die Situation dagegen am 2. Oktober 2013 gestalten. An diesem Tag wird sich der Komet C/2012 S1 (ISON) dem Mars bis auf eine Distanz von etwa 10,8 Millionen Kilometern annähern. Bereits einige Tage zuvor – am 29. September wird sich dem MRO die beste Sicht auf den Kometen bieten – sollen erneute Beobachtungen durchgeführt werden. Neben der HiRISE-Kamera wird dabei auch das CRISM-Spektrometer des Orbiters – ein mit 544 verschiedenen Spektralkanälen ausgestattetes Spektrometer zur Analyse von Mineralen auf der Marsoberfläche – Daten von ISON sammeln. Die dabei erwartete Auflösung der HiRISE-Kamera liegt bei etwa 10 Kilometern pro Pixel. Dies ist zwar zu wenig, um den etwa fünf Kilometer durchmessenden Kern des Kometen aufzulösen, reicht aber aus, um vermutlich spektakuläre und zudem wissenschaftlich relevante Aufnahmen von der Koma und dem Schweif anzufertigen.

Ebenfalls zur Beobachtung des Kometen sollen zudem die beiden derzeit aktiven Marsrover Opportunity und Curiosity eingesetzt werden. Auch die Hauptkameras dieser beiden ebenfalls von der NASA betriebenen Rover sollen Aufnahmen von ISON anfertigen. Etwas unklar ist dagegen bisher die Lage bei dem zweiten derzeit von der NASA betriebenen Marsorbiter, der Raumsonde Mars Odyssey. Sollte sich in den kommenden Wochen zeigen, dass der Komet ohne zusätzlichen Aufwand auch in deren Aufnahmebereich gerät, so sind Beobachtungen durch deren THEMIS-Spektrometer – auch dieses dient der Analyse von Mineralen auf dem Mars – vorgesehen. Ein spezielles Manöver, durch welches Mars Odyssey auf ISON ausgerichtet würde, ist dagegen aufgrund des fortgeschrittenen Alters dieses dienstältesten Marsorbiters nicht vorgesehen.

C/2012 S1 (ISON)
Der Komet C/2012 S1 (ISON) gehört zu den langperiodischen Kometen, welche sich auf extrem langgestreckten Umlaufbahnen um die Sonne bewegen. Er stammt somit sehr wahrscheinlich aus der Oortschen Wolke – einem Bereich des äußersten Sonnensystems, welcher vermutlich die Heimat von mehreren 100 Milliarden Kometen darstellt. Durch gravitative Störungen werden die Umlaufbahnen dieser Kometen gelegentlich verändert, wodurch einige von ihnen in das innere Sonnensystem abgelenkt werden können. Die dabei erreichten Umlaufperioden dieser Kometen können dann von einigen zehntausend Jahren bis hin zu mehreren Millionen Jahren betragen.

Die bisherigen Berechnungen der Umlaufbahn von C/2012 S1 (ISON) haben ergeben, dass der Komet sich jetzt – mehr als 4,5 Milliarden Jahre nach seiner Entstehung – möglicherweise das erste Mal der Sonne nähert. Aus diesem Grund gehen die Kometenforscher davon aus, dass der Kern von C/2012 S1 (ISON) noch über seine ursprüngliche Oberflächenzusammensetzung verfügt, welche große Mengen an leichtflüchtigen Stoffen wie gefrorenes Kohlendioxid oder Wassereis enthalten dürfte.

Der Oktober 2014
Die jetzt bevorstehende dichte Passage von C/2012 S1 (ISON) am Mars ist allerdings nur das Vorspiel für ein noch „größeres“ Ereignis. Bereits im Oktober 2014 wird ein weiterer „Schweifstern“, der Komet C/2013 A1 (Siding Spring), unseren äußeren Nachbarplaneten in einer Entfernung von wahrscheinlich lediglich etwa 100.000 bis 130.000 Kilometern passieren (Raumfahrer.net berichtete). Dabei, so die aktuellen Prognosen, dürfte die HiRISE-Kamera eine maximale Auflösung von sogar etwa 100 Metern pro Pixel erreichen. Auch während dieser nächsten Kometenpassage am Mars sind zusätzliche Beobachtungen durch die dann aktiven Marsorbiter und -rover vorgesehen.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, University of Arizona.

Bereits seit dem März 2006 umkreist die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) den Mars und liefert seitdem fast täglich neue und immer wieder faszinierende Detailaufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre unseres äußeren Nachbarplaneten.

Die wissenschaftliche Hauptkamera an Bord des MRO, die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, erreicht dabei mit ihren Aufnahmen eine Auflösung der Planetenoberfläche von bis zu 25 Zentimetern pro Pixel. Eine zweite Kamera an Bord des Orbiters, die CTX-Kamera, erreicht zwar lediglich eine Auflösung von etwa sechs Metern pro Pixel. Durch das bei den CTX-Aufnahmen erreichte größere Gesichtsfeld kann das durch die HiRISE abgebildete Gebiet dabei jedoch in einen räumlich weiter ausgedehnten Kontext versetzt werden.
Im Rahmen ihrer Aktivitäten bilden diese beiden Kameras auch immer wieder regelmäßig die gleichen Abschnitte der Marsoberfläche ab und erfassen dabei Veränderungen, welche sich dort erst in jüngster Vergangenheit ergeben haben. Durch den Vergleich mit älteren Aufnahmen konnten dabei während der letzten Jahre auf aktuelleren Abbildungen der Marsoberfläche definitiv 248 erst kürzlich entstandene Impaktkrater nachgewiesen werden.

Eine auf dieser Zahl basierende Hochrechnung, welche sich auf die gesamte Marsoberfläche bezieht, führte jetzt zu dem Schluss, dass pro Jahr mehr als 200 kleinere Asteroiden oder Kometenfragmente auf dem Mars einschlagen und dabei Krater mit einem Durchmesser von mehr als 3,9 Metern Durchmesser erzeugen. Die hierfür verantwortlichen Objekte verfügen vor dem Eintritt in die Marsatmosphäre typischerweise über Durchmesser von lediglich ein bis zwei Metern.

Vergleichbar große Objekte, welche auch regelmäßig in die Erdatmosphäre eintreten, zerbrechen und „verglühen“ noch innerhalb der Lufthülle unseres Heimatplaneten, bevor sie die Erdoberfläche erreichen können. Hierbei liefern sie den Betrachtern jedoch ein faszinierendes Spektakel und werden allgemein als Boliden oder „Feuerkugeln“ bezeichnet. Aufgrund der im Vergleich zur Erdatmosphäre deutlich dünneren Atmosphäre, welche den Mars umgibt, erreichen solche „kosmischen Trümmerstücke“ die Marsoberfläche jedoch nahezu unbeschadet und verursachen bei ihrem Einschlag entsprechend große Impaktkrater.

„Es ist aufregend, diese neu entstandenen Krater unmittelbar nach ihrer Bildung aufzuspüren“, so Ingrid Daubar von der University of Arizona. „Dies verdeutlicht uns, dass der Mars ein aktiver Planet ist – und wir sind in der Lage, die dabei ablaufenden Prozesse zu verfolgen und zu studieren.“

Laut den an der Studie beteiligten Wissenschaftlern entsteht pro Jahr im Durchschnitt ein Einschlagskrater mit einem Durchmesser von mindestens 3,9 Metern auf einer Fläche, welche in etwa über eine Ausdehnung von rund 700.000 Quadratkilometern – dies entspricht in etwa der Größe des US-Bundesstaates Texas – verfügt. Frühere Schätzungen gingen dagegen noch von einer etwa drei bis zehn mal größeren Impaktrate aus.

„Der Mars verfügt jetzt über die am besten bekannte Kraterentstehungsrate innerhalb unseres Sonnensystems“, so Alfred McEwen von der University of Arizona, der Principal Investigator (PI) der Mars Reconnaissance Orbiter-Mission.
„Durch die lang anhaltende Dauer dieser Mission ergibt sich für uns die wunderbare Möglichkeit, die gegenwärtig erfolgenden Veränderungen auf dem Mars direkt zu verfolgen“, ergänzt Leslie Tamppari vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena/Kalifornien, die stellvertretende Projektwissenschaftlerin der Mission.

Einige Beispiele für erst kürzlich erfolgte Impakte auf dem Mars finden Sie hier. Neben diesen Aufnahmen der HiRISE-Kamera sind derzeit auf den Internetseiten der University of Arizona mehr als 28.700 weitere HiRISE-Aufnahmen einsehbar.

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Ein Beitrag von Gertrud Felber. Quelle: NASA.

Im Jahr 1971 startete die Sowjetunion die Marssonden Mars 2 und Mars 3. Jede Mission bestand aus einem Orbiter und einem Lander. Obwohl der Mars von einem den gesamten Planeten umfassenden Sandsturm verdunkelt wurde, waren die beiden Orbiter ein Erfolg. Leider stürzte der Mars-2-Lander ab. Dem Lander von Mars 3 gelang eine erfolgreiche, weiche Landung auf dem Roten Planeten. Aus bisher unbekannten Gründen brach allerdings die Datenübertragung nach nur 14,5 Sekunden ab.

Der vorhergesagte Landeplatz am Ptolemaeus-Krater befand sich bei 45 Grad südlicher Breite sowie 202 Grad östlicher Länge. Das erste Bildmosaik der HiRISE-Kamera dieses Gebietes wurde im November 2007 zusammengestellt und enthält 1,8 Milliarden Pixel. Um das Bild in voller Auflösung sehen zu können, wären etwa 1.000 heute typische Computermonitore erforderlich gewesen.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern um Witali Jegorow aus St. Petersburg durchsuchte sorgfältig viele kleine auffällige Bodenmerkmale und fand am 31. Dezember vergangenen Jahres einige aussichtsreiche Stellen für die Hardware von Mars 3. Nach einem Kontakt mit Alfred McEwen, Principal Investigator für die HiRISE-Kamera, wurde am 10. März diesen Jahres ein neues Bild des betreffenden Gebietes aufgenommen.

Der Fallschirm ist mit 11 Metern Durchmesser die markanteste Besonderheit in den Bildern. Er stellt sich als besonders heller Fleck von etwa 7,5 Metern Durchmesser dar. Eine Reihe weiterer Merkmale und deren Anordnungen auf dem Boden haben eine bemerkenswerte Übereinstimmung mit der bei Mars 3 verwendeten Hardware. Auch die Anordnung ist in etwa so, wie man sie nach einer Landung erwarten würde.

Das Abstiegsmodul war mit dem Landegerät über eine Kette verbunden. Es hat auf dem Bild die richtige Größe und zudem wurde auch eine Linie entdeckt, die obige Kette sein könnte. In der Nähe des Abstiegsmoduls ist ein Objekt zu erkennen, welches die richtige Form und Größe für den Lander hat und in der Form die vier offenen „Blütenblätter“ darstellen könnte. Zum Hitzeschild passt ein schildförmiges Objekt in der richtigen Größe, auch wenn es teilweise begraben ist.

Da alternative Erklärungen für die gefundenen Formen nicht ausgeschlossen werden können, werden weitere Analysen erfolgen und weitere Bilder angefertigt, z.T. auch in einem 3D-Format, um im günstigsten Fall diese Interpretation zu bestätigen.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: University of Arizona, JPL.

Am 6. August 2012 landete der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity auf der Oberfläche unseres äußeren Nachbarplaneten. Im Rahmen des Abstiegsmanövers durch die Marsatmosphäre kam dabei auch ein Fallschirm zum Einsatz (Raumfahrer.net berichtete über die Einzelheiten des Atmosphärenabstieges). In den darauf folgenden Wochen und Monaten wurde die an Bord des ebenfalls von der NASA betriebenen Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (kurz „MRO“) befindliche HiRISE-Kamera mehrfach dazu eingesetzt, um neben dem Rover auch verschiedene während der Landeprozedur verwendete Hardware-Komponenten aufzuspüren und fotografisch abzubilden (Raumfahrer.net berichtete).

Dabei gelangte auch des Öfteren die obere Schutzschildabdeckung und der daran befestigte, knapp 16 Meter durchmessende Landefallschirm des Rovers in den Aufnahmebereich der HiRISE-Kamera. Vergleiche von sieben unterschiedlichen Aufnahmen, welche zwischen dem 12. August 2012 und dem 13. Januar 2013 angefertigt wurden, zeigen, dass sich die Ausrichtung des auf der Marsoberfläche liegenden Fallschirms in diesem Zeitraum deutlich verändert hat. Zudem zeigen sich auf den Bildern Unterschiede in der Färbung der Marsoberfläche.

In den ersten vier Abbildungen, welche bis zum 8. September 2012 aufgenommen wurden, zeigen sich dabei zuerst nur minimale Veränderungen, welche sich eventuell durch eine veränderte Kameraperspektive beziehungsweise durch unterschiedliche Beleuchtungsverhältnisse erklären lassen. Zwischen der vierten und der fünften Aufnahme – letztere wurde am 30. November 2012 angefertigt – zeigt sich jedoch eine deutliche Positionsveränderung des Fallschirms, welcher ab jetzt zusätzlich auch nur noch einen kleineren Bereich der Marsoberfläche bedeckte. Im selben Zeitraum ist auch eine farbliche Veränderung der Planetenoberfläche in der unmittelbaren Umgebung des Hitzeschildes erkennbar. Die in den ersten vier Aufnahmen noch relativ dunkel erscheinende Oberfläche nimmt jetzt eine deutlich „hellere“ Farbe an. Eine weitere Veränderung ist zwischen dem 16. Dezember 2012 und dem 13. Januar 2013 zu erkennen, wobei sich der Fallschirm etwas in die südöstliche Richtung bewegte.

Diese Effekte wurden durch die in diesem Zeitraum auf der Marsoberfläche vorherrschenden Windströmungen hervorgerufen. Der Wind hat dabei nicht nur unmittelbar die Ausrichtung des Fallschirmes beeinflusst, sondern auch zuvor auf der Oberfläche abgelagerte Staubpartikel verfrachtet, was zu den hier erkennbaren Helligkeitsveränderungen führte. In Kombination mit den Daten der Wetterstation REMS, welche unter anderem auch die aktuellen Windrichtungen und -geschwindigkeiten in der Umgebung von Curiosity aufzeichnet, können die Bilder der HiRISE-Kamera von den an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftlern dazu genutzt werden, um die im Gale-Krater, dem Landegebiet des Rovers, vorherrschenden Wetterbedingungen eingehend zu studieren.
Mit einem Durchmesser von fast 16 Metern im ausgefalteten Zustand und einer Masse von rund 54 Kilogramm handelte es sich bei dem bei der Curiosity-Landung eingesetzten Landefallschirm um den größten bisher im Rahmen einer Marslandung verwendeten Fallschirm. Dieser war während des Abstieges durch die Marsatmosphäre durch 80 jeweils 45,7 Meter lange Befestigungsseile mit dem rückwärtigen Hitzeschild verbunden, welches des Rover während des Abstiegsmanövers durch die Marsatmosphäre vor der dabei auftretenden Reibungshitze schützte. Die durch die Befestigungsseile immer noch gegebene Verbindung mit dem über 700 Kilogramm schweren hinteren Hitzeschild verhindert jetzt auch, dass der Fallschirm von den Marswinden an andere Bereiche der Marsoberfläche „geweht“ wird. Vielmehr kann er – kontinuierliche Beobachtungen durch die HiRISE-Kamera vorausgesetzt – als eine Art Wetterfahne genutzt werden.

Zusätzlich zu den Aufnahmen der Rover-Hardware fertigte die HiRISE-Kamera während der letzten Monate eine Vielzahl von Detailaufnahmen des Gale-Kraters an, welche von den in die Marsforschung involvierten Planetologen genutzt werden, um die geologische Entwicklungsgeschichte dieser Region unseres Nachbarplaneten im Detail zu studieren. Die nebenstehende Aufnahme, angefertigt am 21. Februar 2013 aus einer Überflughöhe von 270 Kilometern, zeigt dabei einen Bereich des Gale-Kraters, welcher sich östlich des Landegebietes des Rovers befindet.

Aufgrund der gegenwärtig stattfinden Sonnenkonjunktion zwischen Erde und Mars – hierbei handelt es sich um eine spezielle, etwa alle 26 Monate auftretende Planetenkonstellation, bei der sich der Mars von der Erde aus gesehen in einem Abstand von weniger als fünf Grad von der Sonne befindet, was eine Kommunikation mit dem Rover unmöglich macht – absolviert Curiosity seit dem gestrigen Tag ein im Voraus übermitteltes Arbeitsprogramm. Bis Ende April konzentrieren sich die Arbeiten des Rovers dabei speziell auf die Nachfolgeuntersuchungen einer bereits Ende Februar gewonnenen Bohrprobe (Raumfahrer.net berichtete), deren nicht verwendeten Überreste erst am 29. März 2013 auf der Marsoberfläche „entsorgt“ wurden. Im Rahmen dieser Untersuchungen sind unter anderen weitere Analysen durch die ChemCam und durch das APX-Spektrometer vorgesehen.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 236 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von etwa 746 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. In diesem Zeitraum haben die Kamerasysteme des Rovers bisher 50.381 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) 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, Science.

Bereits seit dem März 2006 umkreist die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) unseren äußeren Nachbarplaneten und liefert den an dieser Mission beteiligten Wissenschaftlern mittels der sechs an Bord dieses Marsorbiters mitgeführten Instrumente fast täglich neue Daten über den Mars. Bei der Hauptkamera an Bord des MRO handelt es sich um die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, welche unter optimalen Bedingungen mit ihren Aufnahmen eine Auflösung der Planetenoberfläche von bis zu 25 Zentimetern pro Pixel erreichen kann.

Eine Vielzahl dieser Aufnahmen zeigen die diversen Ausflusstäler des Mars mit ihren teilweise gigantischen Abmessungen. Diese Ausflusstäler entstanden üblicherweise bereits vor 3,1 bis 3,7 Milliarden Jahren infolge einer schlagartig erfolgenden Freisetzung von großen Mengen an Grundwasser, welches sich dann sintflutartig über die Marsoberfläche ergoss und dabei die besagten Täler in die Marsoberfläche grub.

Einige dieser Strukturen weisen jedoch offensichtlich ein deutlich geringeres Alter von nur wenigen hundert Millionen Jahren auf. Bei einem dieser Täler handelt es sich um das im Grenzgebiet zwischen den Regionen Amazonis Planitia und Elysium Planitia gelegene, rund 1.000 Kilometer lange und bis zu 100 Kilometer breite Marte Vallis. Mit einem Alter von lediglich rund 500 Millionen Jahren ist das Marte Vallis vermutlich das jüngste Ausflusstal auf dem Mars. Es entstand zu einer Zeit, als der Mars bereits einen Großteil seiner ursprünglichen Atmosphäre und somit auch das ursprünglich vorhandene Oberflächenwasser verloren hatte. Die Erforschung der Entstehungsgeschichte des Marte Vallis ist somit entscheidend für das Verständnis, inwieweit auch in jüngerer Vergangenheit hydrologische Aktivitäten auf unserem Nachbarplaneten auftraten.

Nach der Entstehung des Marte Vallis wurden jedoch weite Teile der benachbarten Hochebene Elysium Planitia infolge eines intensiven Vulkanismus mit einer dicken Lavaschicht überzogen. Bei diesen Ausbrüchen wurden auch weite Teile des Marte Vallis mit Lava bedeckt, was eine geologische Interpretation der Entstehungsgeschichte dieses Talsystems bisher deutlich erschwert hat. Verantwortlich hierfür waren vermutlich mehrere Ausbrüche der weiter westlich gelegenen Marsvulkane Elysium Mons, Hecates Tholus und Albor Tholus, welche eine der jüngsten Vulkanregionen auf dem Mars bilden.

Zwecks einer genauen Kartierung des Marte Vallis wertete ein von dem Geologen Gareth A. Morgan von der Smithsonian Institution in Washington, DC geleitetes Team kürzlich die Messdaten des an Bord des Mars Reconnaissance Orbiter befindlichen Radarinstrumentes SHARAD aus. SHARAD, so die Abkürzung für den „Shallow Radar Sounder“, setzt zur Untersuchung des Mars langwellige Radarwellen im Frequenzbereich von 15 bis 25 MHz ein. Die Radarwellen dringen dabei – abhängig von der Beschaffenheit der Marskruste – bis zu maximal 1.000 Meter tief in diese ein und werden dort an unterschiedlichen Gesteinsschichten reflektiert. Dadurch erlangen die Planetenforscher einen Blick unter die Oberfläche und können so auch die von Lava und anderen Ablagerungen bedecken Strukturen im Untergrund näher untersuchen.

Die Auswertung der Radardaten ergab, dass sich das Talsystem des Marte Vallis etwa 180 Kilometer weiter nach Osten hin erstreckt als bislang angenommen wurde. Zudem konnte auf den Radarbildern ein ganzes Netzwerk kleineren Tälern ausgemacht werden, welches bisher durch die Lavaschicht vor den Blicken der Wissenschaftler verborgen war. Zwischen den einzelnen Tälern ragen mehrere stromlinienförmig geformte Berge empor. Diese Täler und Berge entstanden vermutlich, als sich große Mengen von Wasser in Form einer gigantischen Flut über die Oberfläche ergossen und sich dabei tief in diese einschnitten.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass wir das wahre Ausmaß der Erosion, durch welche diese Kanäle geschaffen wurden, bisher unterschätzt haben. Die Täler sind mindestens doppelt so tief wie vermutet“, so Gareth A. Morgan. „Die Messungen demonstrieren die Bedeutung von Radarmessungen aus der Mars-Umlaufbahn, um Informationen darüber zu gewinnen, wie Wasser die Marsoberfläche geformt und verändert hat.“

Die Form und Ausrichtung der kartierten Täler gibt den Planetologen außerdem Hinweise darauf, aus welcher Region die sie erzeugenden Wassermassen vermutlich stammten. Als „Quelle“ wurde ein mittlerweile ebenfalls von Lava bedeckter Teilbereich des weiter westlich gelegenen Cerberus Fossae, einem der jüngsten Grabensysteme auf dem Mars, ausgemacht. Vermutlich, so die Interpretation der Wissenschaftler, wurde hier im Untergrund befindliches Wassereis durch vulkanische Aktivitäten geschmolzen und erreichte anschließend infolge tektonischer Aktivitäten die Oberfläche.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse von Gareth A. Morgan et al. wurden am 7. März 2013 in der Fachzeitschrift „Science“ unter dem Titel „3D Reconstruction of the Source and Scale of Buried Young Flood Channels on Mars“ publiziert.

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Science:

• „3D Reconstruction of the Source and Scale of Buried Young Flood Channels on Mars“ (Abstract, engl.)

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: University of Arizona.

Auf seinem Weg zu unserem äußeren Nachbarplaneten wurde der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity durch ein etwa vier Meter durchmessendes Flugmodul (engl. „Cruise Stage“) gesteuert. Zehn Minuten vor dem Erreichen des Eintrittspunktes in die Marsatmosphäre wurde die Cruise Stage am 6. August 2012 durch die Zündung von 10 Pyroladungen von der eigentlichen Eintrittskapsel des Rovers abgetrennt.

Nach weiteren rund fünf Minuten wurden zwecks Verlagerung und Stabilisierung des Schwerpunktes der Abstiegskapsel zwei aus Wolfram bestehende Gewichte mit einer Masse von jeweils 75 Kilogramm abgeworfen, welche den Schwerpunkt der Raumsonde während des bisherigen Flugverlaufes auf der Rotationsachse stabilisiert hatten. Kurz vor der Entfaltung des Landefallschirms erfolgte der Abwurf von weiteren sechs Gewichten mit einer Masse von jeweils 25 Kilogramm.

In den folgenden Wochen konnten die Einschlagsgebiete der beiden größeren Balancegewichte und der Cruise Stage durch zwei der Kameras, welche sich an Bord des ebenfalls von der NASA betriebene Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) befinden, abgebildet werden. Auf den entsprechenden Aufnahmen der Kameras sind verschiedene jeweils mehrere Meter durchmessende Einschlagskrater erkennbar (Raumfahrer.net berichtete).

Bereits zuvor konnten jedoch durch die CTX-Kamera an Bord des MRO auch die Einschlagsregionen der sechs kleineren Gewichte ausgemacht werden, welche bei ihrem Aufprall auf die Oberfläche ebenfalls deutlich erkennbare Spuren hinterlassen hatten. In einer Entfernung von etwa 12 Kilometern zum Landeplatz erzeugten die sechs Gewichte eine linear verlaufende Kraterkette, welche über eine Länge von rund einem Kilometer verfügt. Jeder dieser neu entstandenen Krater verfügt über einen Durchmesser von etwa zwei Metern.

Mittlerweile wurden diese erst kürzlich auf dem Mars entstandenen Impaktstellen auch mit der hochauflösenden Hautkamera des MRO, der von der University of Arizona betriebenen HiRISE-Kamera, im Detail abgebildet. Die nebenstehende Aufnahme zeigt hiervon die vier östlichen Impaktstellen auf der Marsoberfläche. Diese Aufnahme wurde am 29. Januar 2013 aus einer Überflughöhe von 280 Kilometern angefertigt. Der originale Bildmaßstab beträgt etwa 28 Zentimeter pro Pixel. Somit werden hier Objekte mit einer Größe von rund 84 Zentimetern aufgelöst.
Obwohl in den vergangenen Jahren mehrere Hundert neue Einschlagsstellen auf dem Mars dokumentiert werden konnten, war es den Planetologen aufgrund der fehlenden Grunddaten nicht möglich, Aussagen über die Objekte zu tätigen, welche für die Entstehung der neuen Krater auf dem Mars verantwortlich sind. Welche Größe, welche Zusammensetzung und welche Geschwindigkeit muss ein Meteorit aufweisen, um auf dem Mars einen bestimmten Krater (Durchmesser, Tiefe, Form) zu erzeugen? Durch die kürzlich dokumentierten Einschlagsorte der Wolframgewichte und der Überreste der Cruise Stage von Curiosity stehen den Planetenforschern jetzt erstmals detaillierte Daten zur Verfügung, mit denen diese Fragen beantwortet werden können, da sowohl das ursprüngliche Gewicht, die Zusammensetzung, die Eintrittsgeschwindigkeit und der Aufprallwinkel der verursachenden Komponenten ausreichend bekannt sind.

Durch einen Abgleich der jetzt neu entstandenen und sozusagen „künstlich erzeugten“ Krater auf dem Mars mit den zuvor beobachteten natürlichen Impaktstrukturen lassen sich somit auch Aussagen über die Objekte tätigen, welche für deren Entstehung verantwortlich sind. Diese Daten können dann zum Beispiel mit den Untersuchungsergebnissen ergänzt werden, welche bisher durch die verschiedenen Rovermissionen auf der Marsoberfläche gewonnen werden konnten. Speziell der Marsrover Opportunity hat seit dem Jahr 2008 auf seinem Weg zum Endeavour-Krater diverse kleine, lediglich wenige Meter durchmessende Impaktstrukturen näher untersucht.

Neben der hier gezeigten Aufnahmen der HiRISE-Kamera sind derzeit mehr als 28.100 weitere HiRISE-Aufnahmen auf einer eigens eingerichteten Internetseite der University of Arizona einsehbar. Einige dieser Aufnahmen sind dabei auch mit kurzen Erläuterungen in deutscher Sprache versehen.

Der Marsrover Curiosity befindet sich gegenwärtig immer noch in einem Sicherheitsmodus (Raumfahrer.net berichtete). Die für die Mission zuständigen Ingenieure sind zwar immer noch mit der Fehleranalyse beschäftigt, gehen jedoch davon aus, dass der Rover in den nächsten Tagen wieder in den normalen Betriebsmodus versetzt werden kann und danach seine wissenschaftlichen Arbeiten fortsetzen wird.

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Der Beitrag HiRISE zeigt künstlich erzeugte Krater auf dem Mars erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: University of Arizona.

Bereits seit dem März 2006 umkreist die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) den Mars und liefert seitdem fast täglich neue und immer wieder faszinierende Detailaufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre unseres äußeren Nachbarplaneten. Die wissenschaftliche Hauptkamera an Bord des MRO, die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, erreicht dabei mit ihren Aufnahmen eine Auflösung der Planetenoberfläche von bis zu 25 Zentimetern pro Pixel.

Durch die Auswertung der von der HiRISE-Kamera angefertigten Bilder ist es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern unter anderem möglich, gegenwärtig stattfindende Veränderungen auf der Marsoberfläche oder kurzzeitig auftretende atmosphärische Phänomene zu beobachten und näher zu untersuchen.

Anhand der Aufnahmen der HiRISE-Kamera konnte so zum Beispiel belegt werden, dass jährlich bis zu 50 neue Krater auf dem Mars entstehen, welche über Durchmesser zwischen einem und 50 Metern verfügen. Ein Beispiel für solche erst kürzlich entstandene Krater wurde jetzt von der University of Arizona veröffentlicht.

Diese hier gezeigte Aufnahme wurde am 17. November 2012 um 15:33 lokaler Marszeit angefertigt und zeigt einen Ausschnitt der unmittelbar nördlich der Valles Marineris gelegenen Oberflächenregion Fortuna Fossae. Aus einer Überflughöhe von 264,8 Kilometern erreichte die HiRISE-Kamera dabei eine Auflösung von etwa 26,5 Zentimetern pro Pixel.

Auf dem Bild ist eine aus fünf Einzelkratern bestehende Impaktkratergruppe erkennbar. Die einzelnen, jeweils nur wenige Meter durchmessenden Krater sind dabei von einer Decke aus Auswurfmaterial umgeben, welches über eine dunklere Färbung verfügt als die restliche Planetenoberfläche in diesem Bereich des Mars. Vergleiche mit früheren Aufnahmen der Marsorbiter Mars Reconnaissance Orbiter und Mars Global Surveyor (MGS) haben ergeben, dass sich diese Krater erst kürzlich irgendwann im Zeitraum zwischen dem September 2005 und dem Mai 2008 gebildet haben können.

Die enge räumliche Anordnung der Krater zueinander und ihre Entstehung innerhalb eines offensichtlich sehr kurzen Zeitraumes legt nahe, dass alle fünf Krater aus einem einzigen Impaktereignis resultieren. Demzufolge trat ein nur wenige Meter durchmessender Asteroid in die Marsatmosphäre ein. Noch vor dem Erreichen der Marsoberfläche zerbrach dieser in mindestens fünf größere Teile, welche anschließend auf der Marsoberfläche einschlugen und wobei sich die jetzt zu beobachtenden Kraterstrukturen bildeten.

Höher aufgelöste Versionen der hier kurz vorgestellten Aufnahme finden Sie hier auf der entsprechenden Internetseite der University of Arizona. Neben dieser Aufnahme der HiRISE-Kamera sind derzeit auf den Internetseiten der University of Arizona mehr als 27.000 weitere HiRISE-Aufnahmen einsehbar.

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Bereits seit dem März 2006 umkreist die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) den Mars und liefert fast täglich neue und immer wieder faszinierende Detailaufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre unseres äußeren Nachbarplaneten. Die wissenschaftliche Hauptkamera an Bord des MRO, die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, erreicht dabei mit ihren Aufnahmen eine Auflösung der Planetenoberfläche von bis zu 25 Zentimetern pro Pixel. Durch die Auswertung der durch die HiRISE-Kamera aufgenommenen Bilder ist es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern unter anderem möglich, gegenwärtig stattfindende Veränderungen auf der Marsoberfläche oder kurzzeitig auftretende atmosphärische Phänomene zu beobachten und näher zu untersuchen. Allerdings kann die HiRISE aufgrund dieser hohen Auflösung pro angefertigtem Bild jeweils nur einen relativ kleinen Ausschnitt des Mars abbilden.
Bei einer weiteren an Bord des Marsorbiters befindlichen Kamera handelt es sich um die „Mars Color Imager“-Kamera (kurz „MARCI“), welche den Mars in „seiner Gesamtheit“ abbilden kann. Diese Aufnahmen werden seit dem Beginn der MRO-Mission in erster Linie dazu genutzt, um einen Wetterbericht vom Mars zu erstellen. Diese mittlerweile über einen längeren Zeitraum erfolgende Beobachtung des täglichen marsianischen Wettergeschehens erlaubt es den Wissenschaftlern, Rückschlüsse auf die Prozesse zu ziehen, welche das Wetter auf dem Mars bestimmen.

Auf seiner sehr exzentrischen Umlaufbahn um die Sonne – der Wert der Exzentrizität der Marsbahn beträgt 0,0935 und weist nach der Umlaufbahn des Planeten Merkur die größte aus dem Sonnensystem bekannte Abweichung einer Planetenbahn von der idealen Kreisbahn auf – durchlebt der Mars eine regelmäßig erfolgende Veränderung in der Dichte und Zusammensetzung seiner Atmosphäre. Sobald auf einer der beiden Hemisphären des Mars der Winter einsetzt, friert das über dem betroffenen Pol in der Atmosphäre befindliche Kohlendioxid, welches mit einem Anteil von 95,32 Prozent den Hauptbestandteil der Atmosphäre bildet, aufgrund der damit verbundenen absinkenden Lufttemperaturen im großen Umfang aus der Atmosphäre aus und schlägt sich in Form von Trockeneisablagerungen auf der Oberfläche nieder.

Im Rahmen dieses Prozesses, welcher regelmäßig zu einer deutlichen Veränderung der Luftdruckwerte in der Marsatmosphäre führt, bildet sich über dem jeweiligen Polargebiet ein ausgedehntes atmosphärisches Tiefdruckgebiet, welches die Luft des Planeten regelrecht in die Richtung des betroffenen Pols zieht. Mit dem einsetzenden Frühling erhöht sich die Lufttemperatur wieder und das zuvor im festen Zustand auf der Polarkappe abgelagerte Kohlendioxid geht erneut in den gasförmigen Zustand über, was eine erneut erfolgende Verdichtung der Atmosphäre zur Folge hat. Dadurch bildet sich jetzt über dem betroffenen Pol ein Hochdruckgebiet, welches die Luftmassen wieder in Richtung des Marsäquators schiebt. Hierdurch werden in den oberen Atmosphärenschichten des Mars unter bestimmten Bedingungen Windgeschwindigkeiten von bis zu 650 Kilometern pro Stunde erzeugt.

Diese auch im unmittelbaren Bereich über der Planetenoberfläche aktiven Winde führen in Verbindung mit weiteren Faktoren wie zum Beispiel einer partiellen Erwärmung der Oberfläche dazu, dass ursprünglich auf der Marsoberfläche befindlicher Staub in die Atmosphäre befördert wird. Etwa alle zwei Jahre, dieser Zeitraum entspricht in etwa einem Marsjahr, entsteht dabei eine Wetterlage, in der sich die unabhängig von den vorherrschenden Jahreszeiten regelmäßig auf dem Mars bildenden Staubstürme von lediglich regional begrenzt auftretenden Phänomenen zu globalen Staubstürmen ausweiten können, welche dann unter Umständen den gesamten Planeten mit einer dichten Staubschicht einhüllen können. Zuletzt konnte dieses Phänomen im Jahr 2007 beobachtet werden.

Vor wenigen Wochen hat mit dem Einsetzen des Frühlings auf der südlichen Hemisphäre des Mars erneut eine Periode begonnen, welche die Bildung solcher Staubstürme begünstigt. Seit dem 5. November 2012 bildeten sich dabei mehrere größere Staubstürme in der nördlichen Tiefebene des Mars und zogen von dort aus in die weiter südlich gelegenen Regionen Chryse Planitia, Isidis Planitia und Elysium Planitia. Weitere kleine und lokal begrenzte Sturmgebiete wurden durch die MARCI-Kamera zeitgleich in den Regionen Tempe Terra und Elysium Planitia sowie am Rand der südlichen Polarkappe über den Regionen Terra Sirenum, Argyre Planitia, Noachis Terra, Hellas Planitia und Terra Cimmeria beobachtet.

Seit dem 10. November konnte zudem ein Staubsturmgebiet beobachtet werden, welches sich mittlerweile über weite Teile der südlichen Hemisphäre erstreckt. Ursprünglich bildete sich dieser Sturm über der in der nördlichen Hemisphäre gelegenen Tiefebene Utopia Planitia und zog von dort aus in den folgenden Tagen in Richtung Süden. Nach dem Passieren der Regionen Isidis Planitia und Syrtis Major Planum dehnte sich der Sturm noch weiter in die östlichen, südlichen und westlichen Richtungen aus. Gegen Ende der vergangenen Woche bedeckte dieser Sturm ein Areal mit einer Fläche von etwa 10,4 Millionen Quadratkilometern.

„Es handelt sich hier um einen regionaler Staubsturm“, so Rich Zurek, der hauptverantwortliche Mars-Wissenschaftler des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA. „Er hat derzeit einen relativ großen Bereich mit einem Staubschleier verhüllt und er befindet sich in einer Region des Planeten, in der in der Vergangenheit aus solchen regionalen Stürmen globale Stürme hervorgegangen sind, welche dann den ganzen Planeten eingehüllt haben.“

Diese zunehmende Staubkonzentration in der Marsatmosphäre führte zu einen Anstieg der dortigen Temperaturen, welche durch das „Mars Climate Sounder“-Experiment des MRO seit dem 16. November in einer Höhe von rund 25 Kilometern über dem betreffenden Sturmgebiet nachgewiesen werden konnte. Diese Temperaturzunahme von rund 25 Grad Celsius hatte während der letzten Tage zur Folge, dass sich die Menge und Dichte der in der Marsatmosphäre befindlichen Wolken aus Wassereiskristallen verringerte.

Während seiner Bewegung in die südliche Richtung und der damit verbundenen Ausbreitung zeigte das Sturmsystem allerdings erste Anzeichen einer einsetzenden Abschwächung. Dies wird von den Wissenschaftlern derzeit dahingehend interpretiert, dass dieser Sturm trotz seiner gegenwärtigen Abmessungen nicht über die Kapazitäten verfügt, um sich zu einem globalen, den gesamten Mars umspannenden Staubsturm auszuweiten.

Trotzdem haben die Mitarbeiter der in San Diego/Kalifornien ansässigen Firma Malin Space Science Systems (MSSS), welche für die Erstauswertung der MARCI-Aufnahmen zuständig sind, die Wissenschaftler der auf der Planetenoberfläche aktiven Marsrover-Missionen Opportunity und Curiosity auf die aktuelle Entwicklung aufmerksam gemacht. Das Zentrum des Sturmgebietes näherte sich den Standorten dieser beiden Rover bisher nie weiter als etwa 1.300 Kilometer. Trotzdem zeigte sich in den Kameraaufnahmen der beiden Rover eine deutlich erkennbare Eintrübung des Himmels.

Im Gegensatz zu Opportunity verfügt der erst am 6. August 2012 auf dem Mars gelandete Marsrover Curiosity über eine Wetterstation, mit der sich verschiedene Wetterdaten wie Lufttemperatur, Luftdruck und Windgeschwindigkeiten ermitteln lassen. Dieses Wetterlabor stellte im Rahmen seiner Messungen während der letzten Tage Veränderungen fest, welche sich direkt auf dieses Sturmgebiet zurückführen lassen. Speziell während der Nächte auf dem Mars konnte dabei ein mehr als üblich abfallender Luftdruck und eine leicht erhöhte Temperatur gemessen werden.

Die Beobachtung der weiteren Entwicklung dieses Sturmgebietes wird in den kommenden Wochen eine primäre Rolle in der Marsforschung einnehmen. Neben den dabei zu gewinnenden Daten über das aktuelle Wettergeschehen auf dem Mars und den damit neu zu gewinnenden Erkenntnissen über das dortige Wettergeschehen hat dieser Staubsturm auch direkte Auswirkungen auf die aktuellen Beobachtungskampagnen der verschiedenen Orbiter und Rover.

Welche Bereiche der Marsoberfläche können die Kameras der derzeit drei aktiven Marsorbiter der NASA und der ESA in den kommenden Tagen abbilden, ohne dass die daraus resultierenden Aufnahmen von den aufgewirbelten Staubmassen beeinträchtigt werden? Welche Auswirkungen wird die erfolgte Zunahme des Staubanteils in der Marsatmosphäre auf die Energiegewinnung des ausschließlich auf Sonnenenergie angewiesenen Rovers Opportunity haben? Und in welcher Form wird sich der Staubsturm auf Curiosity auswirken? Dieser wird zwar ausschließlich durch einen Radioisotpengenerator mit Energie versorgt und ist somit im Gegensatz zu Opportunity nicht vom Sonnenlicht abhängig. Trotzdem verschlechtert eine erfolgende Eintrübung der Atmosphäre die gegebenen Sichtbedingungen und somit auch den wissenschaftlichen Output der anzufertigenden Kameraaufnahmen.

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Der Beitrag Mars: Die diesjährige Staubsturmsaison hat begonnen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Planetary Society, Malin Space Science Systems, UMSF-Forum. Vertont von Peter Rittinger.

In Bezug auf den Mars hat sich das Interesse der Öffentlichkeit während der letzten Tage fast ausschließlich auf den neuesten Marsrover der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, den Rover Curiosity, gerichtet. Trotz der berechtigten Freunde über dessen erfolgreiche Landung und die ersten aus dem Gale-Krater übermittelten Bilder (Raumfahrer.net berichtete), sollte dabei allerdings nicht vergessen werden, dass sich mit dem Rover Opportunity bereits seit dem Januar 2004 ein weiterer Rover auf dem Mars befindet. Im Vorfeld der erwarteten Curiosity-Landung waren Opportunitys Aktivitäten auf dem Mars während der letzten Wochen allerdings stark eingeschränkt. Dies wird sich jedoch bereits in wenigen Stunden ändern.

Auch nach dem 1. Juli 2012, dem Sol 3.000 der Opportunity-Mission (Raumfahrer.net berichtete), wurde zunächst weiterhin die Gesteinsformation „Grasberg 1“ eingehend untersucht. Neben der Anfertigung diverser Abbildungen durch das Mikroskop des Rovers wurde dabei auch mehrfach das APXS-Spektrometer dazu verwendet, um die Zusammensetzung des Gesteins zu ermitteln. Erste Ergebnisse dieser Untersuchung deuten darauf hin, dass Grassberg deutlich weniger Schwefel enthält als das umgebende Gelände. Diese Untersuchungen dauerten bis zum 9. Juli an.

Am darauffolgenden Tag, dem Sol 3.008 der Mission, bewegte sich Opportunity zunächst um etwa 32 Meter in die östliche Richtung. Nach der Anfertigung diverser Aufnahmen der Umgebung des Rovers durch die Navigations- und Panoramakameras wurde die Fahrt zwei Tage später fortgesetzt. Das Ziel dieser Fahrt war der rund 55 Meter südlich des damaligen Standortes befindliche, nur wenige Meter durchmessende Impaktkrater „Sao Gabriel“.

Nach einer Pause von neun Tagen, welche unter anderem durch einen zwischenzeitlichen „Safe Mode“ des für die Datenübermittlung zwischen dem Rover und seinem Kontrollzentrum benötigten Marsorbiters Mars Odyssey bedingt war, erreichte Opportunity schließlich am 22. Juli 2012, dem Sol 3.019 der Mission, nach einer weiteren Fahrt über rund 42 Meter einen auffälligen Einschnitt im Gelände. Diese als „Whim Creek“ bezeichnete Geländeformation ist bereits auf den Orbitaufnahmen der an Bord des Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) befindlichen HiRISE-Kamera deutlich zu erkennen.

Über die Entstehungsgeschichte dieses Einschnittes herrscht bisher unter den an der Mission beteiligten Geologen noch keine Klarheit. Allerdings ergibt sich hier eine gute Gelegenheit, um verschiedene Gesteinsschichten in einer geologischen Übergangszone zu untersuchen. Neben den Gesteinen der Meridiani-Ebene welche bereits während der letzten Jahre intensiv von dem Rover studiert wurden, können hier Gesteinsschichten analysiert werden, welche erst bei der Entstehung des etwa 3,7 bis 4,1 Milliarden Jahre alten Endeavour-Kraters freigelegt wurden. Die Randzone des Endeavour-Kraters bietet dabei – wie alle Impaktkrater – ein auf natürliche Weise entstandenes „Beobachtungsfenster“ in den Untergrund des Mars.

Zwei Tage später verließ der Rover am Sol 3.021 den Rand des Whim Creek und begab sich im Rahmen einer Fahrt über 10,52 Meter in das Innere dieses kleinen und für die an der Mission beteiligten Wissenschaftler überaus interessanten „Tals“. Um den Grund des Whim Creek zu erreichen, musste Opportunity jedoch zuerst ein Gelände passieren, welches über ein Gefälle von bis zu 23 Grad verfügte. Der Rover konnte auch diesen Bereich der Marsoberfläche erfolgreich überbrücken.

Die folgenden Tage wurden mit weiteren ausführlichen Fotoaufnahmen der Umgebung verbracht. Zudem wurden mehrere ausgewählte Gesteins- und Oberflächenformationen angesteuert und durch das Mikroskop und das APXS-Spektrometer untersucht. Aufgrund der jetzt immer näher rückenden Landung des Marsrover Curiosity und der damit verbundenen Auslastungen des Deep Space Network der NASA konnte Opportunity zwischen dem 3. und dem 10. August keine weiteren Fahrten mehr unternehmen. Die in diesem Zeitraum zur Verfügung stehenden Kommunikationskapazitäten wurden fast ausschließlich für die Landung des neuen Marsrovers und die in den folgenden Tagen notwendigen Systemchecks und Softwareupdates benötigt. Opportunity konnte deshalb lediglich die wichtigsten Telemetriewerte, aber keine umfangreicheren wissenschaftlichen Daten zur Erde übermitteln.

Diese „Zwangspause“ wurde allerdings trotzdem für weitere wissenschaftliche Untersuchungen genutzt. Noch vor dem Beginn der „heißen Phase“ der Curiosity-Landung positionierte sich Opportunity vor einer als „Rushall1“ bezeichneten Gesteinsformation. Diese Formation aus offen zutage tretenden Grundgestein wurde anschließend nach einem vorgegebenen Arbeitsplan über mehrere Tage hinweg mit dem Mikroskop und dem APXS untersucht. Zeitgleich fertigten die Kameras des Rovers ein hoch aufgelöstes Panoramabild der Umgebung an. Die dabei gewonnenen Bilder und Daten wurden zunächst im Bordcomputer des Rovers abgelegt und sollen erst jetzt Stück für Stück an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übertragen werden.

Der Rover befindet sich nach wie vor in einem guten Zustand und wird seine Fahrt sehr wahrscheinlich noch am heutigen Tag, dem Sol 3.040 der Mission fortsetzen. Der Plan sieht vor, dass sich Opportunity in dem kommenden Tagen und Wochen am östlichen Rand des Cape York in die südliche Richtung bewegen soll. Das dabei angepeilte Fern-Ziel ist ein weiterer Teilbereich des westlichen Kraterrandes des Endeavour-Kraters – das noch mehrere Kilometer entfernt liegende „Cape Tribulation“. Hier konnte eines der Instrumente an Bord des Marsorbiters MRO, das „Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars“ (CRISM), Schichtsilikate und Tonminerale identifizieren. Diese Mineralien bilden sich nur unter feuchten und warmen Umweltbedingungen, welche außerdem ph-neutrales Wasser voraussetzen.

Neben dem technischen Zustand des Rovers muss dabei jedoch immer auch ein Auge auf die aktuelle Energiesituation geworfen werden. Während der letzten Wochen traten speziell auf der südlichen Hemisphäre des Mars mehrfach kleinere, lokal begrenzte Sturmgebiete auf, welche dabei größere Mengen an Staub in die Atmosphäre befördert haben. Zwei dieser Sturmgebiete waren in der unmittelbaren Umgebung von Opportunity aktiv, was sich allerdings nur unwesentlich auf den Energiehaushalt auswirkte.

Hier ein Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen. 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 trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. 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.

• 07.08.2012: 0,531 kWh/Tag , Tau-Wert 0,715 , Lichtdurchlässigkeit 70,70 Prozent
• 24.07.2012: 0,547 kWh/Tag , Tau-Wert 0,642 , Lichtdurchlässigkeit 72,00 Prozent
• 12.07.2012: 0,523 kWh/Tag , Tau-Wert 0,571 , Lichtdurchlässigkeit 70,70 Prozent
• 10.07.2012: 0,559 kWh/Tag , Tau-Wert 0,443 , Lichtdurchlässigkeit 71,60 Prozent
• 03.07.2012: 0,577 kWh/Tag , Tau-Wert 0,346 , Lichtdurchlässigkeit 70,50 Prozent
• 27.06.2012: 0,559 kWh/Tag , Tau-Wert 0,330 , Lichtdurchlässigkeit 69,80 Prozent
• 20.06.2012: 0,526 kWh/Tag , Tau-Wert 0,229 , Lichtdurchlässigkeit 68,40 Prozent

Der in den letzten Wochen erfolgte Anstieg des Staubanteils in der Marsatmosphäre über dem Meridiani Planum, dem Operationsgebiet des Rovers Opportunity, führte lediglich zu einer minimalen Abnahme der täglich zur Verfügung stehenden Energiemenge. Dank der gegenwärtig am Rand des Endeavour-Kraters vorherrschenden oberflächennahen Windströmungen konnte sich zudem kein weiterer Staub auf den Solarpaneelen des Rovers ablagern.

Zwischen dem 21. Dezember 2011 und dem 8. Mai 2012 war Opportunity im Rahmen seiner Winterpause damit beschäftigt, ein hochaufgelöstes Panorama seiner Umgebung anzufertigen (Raumfahrer.net berichtete). Dieses „Greeley Panorama“, welches sich aus insgesamt 817 Einzelaufnahmen der Panoramakamera zusammensetzt, wurde bereits am 5. Juli 2012 der Öffentlichkeit präsentiert und ist in seiner vollen Auflösung (124 MB) auf dieser Internetseite des JPL in einer Falschfarben-Version abrufbar.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3.040 der Mission, hat Opportunity insgesamt 34.639,45 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei über 170.000 Bilder von der Oberfläche und der Atmosphäre des Roten Planeten aufgenommen und an sein Kontrollzentrum in Pasadena/Kalifornien übermittelt.

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Der Beitrag Opportunity setzt seine Fahrt fort erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Arizona State University, Science.

Die Oberfläche des Mars ist an vielen Stellen von Strukturen bedeckt, welche sich anscheinend unter der direkten Einwirkung von Wasser gebildet haben. Die prominentesten Beispiele hierfür sind diverse Talsysteme, welche sich von dem auf der Südhemisphäre des Mars gelegenen Hochland bis in die nördliche Tiefebene unseres Nachbarplaneten erstrecken.

Diese Talsysteme entstanden, als sich bereits vor mehreren Milliarden Jahren große Mengen an Wasser ihren Weg über die Oberfläche des Mars bahnten. Aber anscheinend entstanden nicht alle dieser Täler infolge einer direkten Wassereinwirkung.

Neben dem Einfluss von Wasser spielte in der Vergangenheit auch der früher auf dem Mars auftretende Vulkanismus eine wesentliche Rolle in der Ausbildung der in der Gegenwart zu beobachtenden Oberflächenstrukturen.

Wissenschaftler der Arizona State University in Tempe/USA konnten jetzt die Entstehungsgeschichte des „Athabasca Valles“ entschlüsseln – eines etwa 270 Kilometer langen Talsystems im südwestlichen Bereich der Elysium-Vulkanregion.

Dieses Talsystem ist von Fließspuren durchzogen, welches an seinem Ende in deutlich erkennbare Platten mit jeweils mehreren Metern Kantenlänge zerbrochen ist. Diese Strukturen erinnern an die Frostpolygone, welche bereits im Jahr 2008 durch den Marslander Phoenix in der Nordpolregion des Mars nachgewiesen werden konnten. Hierbei handelt es sich um mehreckige und leicht aufgewölbte Strukturen mit einem Durchmesser von jeweils etwa zwei bis drei Metern, welche von flachen, relativ zum Zentrum gesehen etwa 20 bis 50 Zentimeter tiefen Gräben begrenzt sind. Auch auf der Erde sind solche polygonale Muster im Bereich der arktischen Permafrostböden bekannt.

Neue Aufnahmen der HiRISE-Kamera an Bord des von der US-amerikanischen Weltraumbehörde betriebenen Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) zeigen allerdings Oberflächendetails im Gebiet des Athabasca Valles, welche nicht mit dem Bild einer Formung durch aktive Wassereinflüsse oder einer durch Permafrost geprägten Gestaltung der Oberfläche zu vereinbaren sind. Die Planetenforscher Andrew Ryan und Philip Christensen von der Arizona State University konnten im Gebiet des Athabasca Valles insgesamt 269 spiralförmige Strukturen mit jeweils mehreren Metern Durchmesser nachweisen, welche die polygonale Plattenstruktur des Marsbodens überlagern.

Vergleichbare Strukturen sind sowohl in der Polarregion des Mars als auch auf der Erde unbekannt. Von daher ist es unwahrscheinlich, dass sich der Boden des Athabasca Valles unter den üblichen Bedingungen gebildet hat, welche unter Permafrost-Bedingungen auftreten. Ryan und Christensen bieten allerdings eine alternative Erklärung für die Entstehung dieser Strukturen an, denn ein entsprechender Bildungsprozess ist auch auf der Erde bekannt.

Ähnliche Strukturen treten nämlich auch im Bereich der Inselkette Hawaii auf, so dass die Wissenschaftler in ihrer kürzlich in der Fachzeitschrift Science publizierten Studie einen vulkanischen Ursprung der Marsregion Athabasca Valles vermuten. Erkaltende Lavaströme bildeten demzufolge eine dünne, plastische Kruste auf ihrer Oberfläche aus, welche anschließend in eine Vielzahl mehreckiger Platten zerbrach.

Einhergehend mit dem Fortschreiten der Abkühlung zog sich das so entstandene Basaltgestein noch weiter zusammen, was ein Zerbrechen der Platten in diverse kleinere Einzelstücke zur Folge hatte. Aus der unter dem erstarrten Gestein liegenden, noch immer flüssigen Lava entweichendes Gas hob die Platten in deren Zentrum an und ließ sie zugleich an ihren Rändern absinken. Diese Anhebung lässt sich laut Ryan und Christensen bei den Strukturen im Athabasca Valles deutlich erkennen.

Zusätzlich entdeckten die beiden Wissenschaftler, dass einige der Polygone in Spiralen „aufgewickelt“ sind, welche an gewaltige Schneckenhäuser erinnern und Abmessungen zwischen fünf und 30 Metern erreichen. Auch diese Strukturen sind den Wissenschaftlern von der Erde bekannt und können sich auf zwei Wegen bilden.

Fließt Lava zwischen mehreren gerade auseinander brechenden Teilen der neu erstarrten Kruste, so kann diese einzelne Bruchstücke der bereits erkalteten Lava von den Kanten der Kruste ablösen. Da der Lavafluss in der Mitte des Stromes schneller erfolgt als am Rand, werden die losgelösten Bruchstücke in einem Wirbel zu Spiralen geformt. Sobald die Lava schließlich erstarrt, wird die so gebildete Spirale konserviert und ergibt das heute erkennbare Bild.

Bei einem solchen Prozess bilden sich relativ kleine Spiralen mit einem geringen Durchmesser. Größere Spiralen entstehen dagegen, wenn Magma aus temporär freigelegten Spalten zwischen den einzelnen Plattenrissen austritt. Dort kann austretende zähflüssige Lava an der Planetenoberfläche langsam rotieren und dabei zu größeren Spiralen erstarren.

Aufgrund der neuen Studie muss davon ausgegangen werden, dass sich die Region des Athabasca Valles nicht durch Wassereinflüsse sondern vielmehr durch vulkanische Aktivitäten geformt hat. Aufgrund der Häufigkeit der in diesem Gebiet gezählten Impaktkrater schätzen die Planetologen, dass sich das Gebiet vor rund 200 Millionen Jahren geformt hat und dass es sich hierbei somit um eines der jüngsten auf dem Mars durch vulkanische Aktivitäten geformten Gebiete handelt.

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Internetseite der University of Arizona:

• HiRISE (engl.)

Science:

• Coils and Polygonal Crust in the Athabasca Valles Region, Mars, as Evidence for a Volcanic History (Abstract, engl.)

Der Beitrag Schnecken auf dem Mars entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: University of Arizona.

Bereits seit dem März 2006 umkreist die von der amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) den Mars und liefert fast täglich neue und immer wieder faszinierende Detailaufnahmen von der Oberfläche unseres äußeren Nachbarplaneten. Die Hauptkamera an Bord des MRO, die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, erreicht dabei mit ihren Aufnahmen eine Auflösung der Planetenoberfläche von bis zu 25 Zentimetern pro Pixel. Durch die Auswertung der Bilder ist es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern unter anderem möglich, gegenwärtig stattfindende Veränderungen auf der Marsoberfläche oder kurzzeitig auftretende atmosphärische Phänomene zu beobachten und näher zu untersuchen.
Am 14. März 2012 gelang es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern dabei zum wiederholten Mal, mit der HiRISE-Kamera einen Minitornado, einen sogenannten Staubteufel, „in Aktion“ abzubilden. Aufgrund des von dem Staubteufel erzeugten Schattenwurfes konnten die für die Bildauswertung zuständigen Wissenschaftler ermitteln, dass sich der am Boden lediglich etwa 70 Meter durchmessende Minitornado bis in eine Höhe von rund 20 Kilometern über die Marsoberfläche erhebt. Somit handelte es sich hierbei um einen selbst für marsianische Verhältnisse extrem groß ausfallenden Vertreter dieser auch auf der Erde zu beobachtenden atmosphärischen Phänomene. Mit seinen Dimensionen übertrifft er einen erst kürzlich ebenfalls in der Mars-Region Amazonis Planitia beobachteten weiteren Staubteufel um ein Vielfaches (Raumfahrer.net berichtete).

Die auf dem Mars zu beobachtenden Staubteufel bilden sich auf die gleiche Art und Weise wie auch auf der Erde. Durch die Sonneneinstrahlung wird die Planetenoberfläche auf einen Temperaturwert aufgeheizt, welcher über der Temperatur der bodennahen Luftschicht liegt. Dadurch bedingt gibt der Boden thermale Energie an die direkt über der Oberfläche befindliche Luftschicht ab, welche anschließend in größere Höhen aufsteigt. Dabei durchdringt die aufsteigende erwärmte Luft weiter oberhalb der Oberfläche befindliche Zonen kühlerer Luftschichten, welche zum selben Zeitpunkt wiederum in Richtung Planetenoberfläche absinkt. Die verschiedenen Luftströmungen bilden im Rahmen dieser gegensätzlichen Bewegungen Konvektionszellen und werden dabei in eine Rotationsbewegung versetzt.

Die so entstehende Luftzirkulation verfügt über genügend Kraft, um den auf der Marsoberfläche abgelagerten Sand in Bewegung zu versetzen. Kleine Sandpartikel, welche dabei über den Boden scheuern, wirbeln nur wenige Mikrometer durchmessende Staubpartikel auf und die zentrale Säule der warmen, aufsteigenden Luftmassen hebt diesen Staub in die Höhe. Durch horizontale, oberflächennahe Winde wird die so entstandene Staubsäule in eine Vorwärtsbewegung versetzt. Frühere, auf Fotoaufnahmen von verschiedenen Orbiter- und Oberflächenmissionen basierende Untersuchungen haben ergeben, dass sich die Staubteufel auf dem Mars mit Geschwindigkeiten von teilweise deutlich über 100 Kilometern pro Stunde fortbewegen können.

Ein interessantes Detail im Zusammenhang mit dieser beeindruckenden Fotoaufnahme ist, dass sich der am 14. März durch den Mars Reconnaissance Orbiter abgebildete Staubteufel zu einem Zeitpunkt bildete, als sich der Mars auf seiner Umlaufbahn um die Sonne im Bereich des Apogäums, dem Punkt der größten Entfernung zum Sonne, befand. Obwohl der Mars somit eigentlich nur ein Minimum an Sonnenergie empfangen konnte, war die einfallende Sonnenstrahlung trotzdem dazu geeignet, um eine für die Entstehung von Staubteufeln ausreichende Temperatur auf der Planetenoberfläche zu erzeugen.

Allerdings hatte der Mars das Apogäum zum Aufnahmezeitpunktmittlerweile passiert und die jetzt wieder zunehmende Sonneneinstrahlung führt dazu, dass sich der Boden unseres Nachbarplaneten wieder stärker erwärmen kann als in den Vormonaten. Die so entstehende Konvektion über dem erwärmten Boden begünstigt gegenwärtig die Bildung von Staubteufeln.

Trotz seiner beeindruckenden Abmessungen wäre selbst ein solcher gigantisch ausfallender Staubteufel auf der Marsoberfläche für einen Menschen viel ungefährlicher als ein auf der Erde auftretender Tornado. Da die Marsatmosphäre im Vergleich zur irdischen Atmosphäre nur über eine sehr geringe Dichte verfügt, wäre selbst die jetzt durch die HiRISE-Kamera abgebildete riesige Kleintrombe kaum in der Lage, einen Menschen umzuwerfen. Allerdings würde der bei dem Aufprall der Staubpartikel einsetzende Schmirgeleffekt sehr wahrscheinlich die Funktionalität des von einem eventuellen Marsbesuchers getragenen Raumanzuges beeinträchtigen.

Die hier gezeigte HiRISE-Aufnahme wurde am 14. März 2012 angefertigt und zeigt die Planetenoberfläche über der Region Amazonis Planitia um 15:02 Uhr lokaler Marszeit. Aus einer Höhe von 295,8 Kilometern erreichte die HiRISE-Kamera dabei eine Auflösung von etwa 59 Zentimetern pro Pixel. Es handelt sich hierbei um eine von bisher etwa 22.000 Aufnahmen dieser Kamera, welche gegenwärtig auf der Internetseite der University of Arizona einsehbar sind.

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