Quelle: DLR.

„Eine exakte Messung ist schwierig, weil wir keine Stereobilder zur Verfügung haben. Insgesamt waren 220 Hammerschläge nötig, erst vorsichtige 20 und danach weitere zwei Mal 100 Schläge. Die eindeutige Vorwärtsbewegung ist ein gutes Zeichen und bestärkt uns in der Hypothese, dass dem Maulwurf die Reibung, sozusagen der „Grip“, fehlte,“ berichtet Prof. Tilman Spohn, leitender Wissenschaftlers der HP3-Sonde.

„Wir planen jetzt, den Maulwurf weiter bis unter die Marsoberfläche zu versenken und unterstützen ihn dabei weiter durch den seitlichen Druck der Schaufel des Roboterarms des InSight-Landers. Dann müssen wir sehen, ob er alleine vorankommt. Wir werden den Boden mit der Schaufel belasten um in geringen Tiefen etwas mehr Druck auf den Maulwurf zu ermöglichen.“, führt Spohn aus.

Weiter erklärt Spohn: „Während des Eindringens hat sich der Maulwurf um etwa 10 Grad um die eigene Achse gedreht. Dies anfänglich etwas mehr, in der dritten Hammer-Perioden etwas weniger. Wir kennen diese Rotation aus Tests mit dem „Double“ auf der Erde, behalten sie aber im Blick. Sobald das Flachbandkabel im Boden ist, sollte sich die Rotation weiter reduzieren, da es die Sonde stabilisiert wie der Kiel ein Schiff auf See.“

Das aktuelle DLR-Blog-Update mit Prof. Tilman Spohn finden Sie hier.

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• InSight auf Atlas V 401

Der Beitrag InSight: DLR-Maulwurf bewegt sich wieder erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 20. August 2012 gab die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA bekannt, dass im Jahr 2016 eine weitere Mission zu unserem äußerem Nachbarplaneten starten soll. InSight – so der Name der Mission – steht als Abkürzung für „Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport„. Es handelt sich hierbei um ein Gemeinschaftsprojekt des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, von Lockheed Martin Space Systems, der französischen Weltraumagentur CNES, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und verschiedener weiterer Institute.
Geleitet wird die Mission von Dr. Bruce Banerdt vom JPL – einem der renommiertesten US-amerikanischen Marsforscher. Das Design von InSight beruht auf dem Aufbau der Marslander-Mission Phoenix, welche im Jahr 2008 über einen Zeitraum von fünf Monaten auf unserem Nachbarplaneten aktiv war. Im Gegensatz zu Phoenix soll InSight allerdings über einen Zeitraum von 24 Monaten, dies entspricht in etwa einem kompletten Marsjahr, Daten sammeln. Der Marslander soll Anfang 2016 zu unserem Nachbarplaneten aufbrechen und nach seiner Landung im September 2016 den inneren Aufbau des Mars untersuchen.

Bei einem der drei dabei zum Einsatz kommenden wissenschaftlichen Experimente handelt es sich um ein Seismometer zum Nachweis von ‚Marsbeben‘. Durch die Aufzeichnung und Auswertung der Stärke, des Verlaufs, der Amplitude und der Laufzeiten der bei einem Beben auftretenden seismischen Wellen, welche sich vom Hypozentrum eines Bebens ausgehend durch das gesamte Innere des Planeten fortpflanzen, werden neue Erkenntnisse über die Zusammensetzung, die Beschaffenheit und die Ausdehnung der Planetenkruste, des Mantels und des Planetenkerns gewonnen.

Auf der Erde werden Erdbeben im Normalfall durch dynamische Prozesse im Erdinneren ausgelöst, bei denen die Plattentektonik eine entscheidende Rolle spielt. Die sieben großen und diverse kleinere Lithosphärenplatten, aus denen sich die Erdkruste zusammensetzt, verschieben sich pro Jahr um mehrere Zentimeter. Dabei bewegen sich die einzelnen Platten aufeinander zu oder voneinander fort. An manchen Stellen schieben sie sich auch übereinander oder „verhaken“ sich. Sobald durch diese Bewegungen zwischen zwei Platten Spannungen auftreten, werden diese tektonischen Spannungen in Form eines Erdbebens abgebaut.

Mögliche Quellen für Marsbeben
Eine vergleichbare Plattentektonik ist auf dem Mars in der Gegenwart jedoch nicht vorhanden. Sollte auf dem Mars, wie verschiedene Messungen vermuten lassen (Raumfahrer.net berichtete), in der Vergangenheit wirklich einmal eine Plattentektonik aufgetreten sein, so ist diese wahrscheinlich bereits vor mehreren Milliarden Jahren zum Erliegen gekommen. Trotzdem verfügt der Mars über drei potentielle Quellen für Erdbeben.

Zum einen könnte der Mars immer noch über aktive, aber zur Zeit ruhende Vulkane verfügen. Diese könnten dann durch Lavabewegungen in ihren Magmakammern sogenannte ‚vulkanische Beben‘ auslösen. Die zweite, ebenfalls „mars-interne“, Quelle ist das langsame Erkalten von tieferen Schichten in der Marskruste. Diese würden sich im Rahmen des Erstarrungsprozesses langsam zusammenziehen, dabei in die Tiefe absinken und im Rahmen dieser Bewegung seismische Wellen auslösen.

Die dritte Quelle stellen die Meteoriten dar, welche auf der Marsoberfläche aufschlagen und bei diesen Impakten ebenfalls seismische Wellen erzeugen, die mit den bei Erdbeben auftretenden Wellen vergleichbar sind. Diese Quelle von seismischen Erschütterungen sollte nicht unterschätzt werden.

Durch die Auswertung von Aufnahmen, welche mit zwei der an Bord des NASA-Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO) befindlichen Kamerasystemen angefertigt wurden, konnten die Planetenforscher im Jahr 2013 berechnen, dass durch die Einschläge von Meteoriten pro Jahr rund 200 neue Impaktkrater auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten entstehen, welche über Durchmesser von mehr als 3,9 Metern verfügen.

Die Suche nach ‚frischen‘ Impaktkratern in der InSight-Landezone
Bereits am 4. September 2013 hat die NASA bekannt gegeben, dass aus den zuvor in Betracht gezogenen 22 potentiellen Landeplätzen vier Landestellen ausgewählt wurden, welche in den kommenden Monaten eingehender auf ihre Eignung hin überprüft werden sollen. Alle vier in Frage kommenden Landestellen befinden sich unmittelbar nördlich des Marsäquators im Bereich der Region Elysium Planitia – einer ausgedehnten Ebene im nördlichen Tiefland des Mars.

Diese Regionen wurden in den vergangenen Monaten unter anderem auch mehrfach mit den Kamerasystemen des MRO abgebildet. Auf einer dieser Aufnahmen ist – allerdings mehr oder weniger zufällig – genau der Typ Oberflächenmerkmal zu erkennen, der während der InSight-Mission in den Fokus der Marsforscher geraten wird: Ein zwar kleiner, dafür aber erst kürzlich entstandener Impaktkrater.
Auf der entsprechenden Aufnahme ist ein besonders deutlich ausgeprägter Einschlagskrater mit einem noch nicht erodierten Rand und einer Ejektadecke erkennbar, welche dunkler und – in Falschfarben dargestellt – ‚blauer‘ erscheint als fast alle anderen in dieser mit einer Staubschicht bedeckten Region erkennbaren Oberflächenstrukturen. Dies deutet darauf hin, dass der Krater über ein sehr geringes Alter verfügen muss, da der in der Marsatmosphäre befindliche Staub noch nicht genügend Zeit hatte, um über dieser Stelle niederzugehen und die Oberfläche wieder ‚aufzuhellen‘. Tatsächlich deuten zu früheren Zeitpunkten angefertigte Aufnahmen darauf hin, dass dieser Krater erst zwischen den Jahren 2008 und 2012 entstanden sein kann.

Das Seismometer von InSight wird in der Lage sein, größere Einschläge nachzuweisen, welche weit entfernt von der Landeeinheit erfolgt sind und kleinere, die in der Nähe stattfinden. Die Kameras des MRO sollen in diesem Zusammenhang genutzt werden, um die bei diesen Ereignissen entstandenen Impaktkrater aufzuspüren und so die von InSight empfangenen seismische Signale in eine Beziehung zu den entsprechenden Ursprungspunkten zu bringen.

Die Aufnahme, auf welcher der hier gezeigte Impaktkrater entdeckt wurde, wurde am 14. Juli 2014 mit der Hauptkamera an Bord des MRO, der von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, angefertigt. Aus einer Überflughöhe von 274 Kilometern zu dem abgebildeten Oberflächenbereich erreichte die HiRISE dabei eine Auflösung von 27,4 Zentimetern pro Pixel. Der Krater befindet sich bei 4,338 Grad nördlicher Breite und 135,253 Grad östlicher Länge in unmittelbarer Nähe zu einem der vier derzeit für InSight in Frage kommenden Landeplätze.

Weitere mit diesem ’neuen‘ Krater in Zusammenhang stehende Bildprodukte finden Sie hier. Neben dieser Aufnahme der HiRISE-Kamera sind derzeit auf den Internetseiten der University of Arizona mehr als 35.900 weitere HiRISE-Aufnahmen einsehbar.

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• InSight
• Planet Mars

Der Beitrag InSight: Ein neuer Krater im vorgesehenen Landegebiet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: EPSC 2014.

Mit einem Durchmesser von 6.792 Kilometern ist der Mars nur etwa halb so groß wie unser Heimatplanet. Trotzdem kann der äußere Nachbarplanet der Erde mit einigen landschaftlichen Superlativen aufwarten, welche in unserem Sonnensystem ihresgleichen suchen. Das auf der südlichen Marshemisphäre gelegene Hellas-Impaktbecken verfügt über einen Durchmesser von etwa 1.600 x 2.200 Kilometern und ereicht eine Tiefe von bis zu neun Kilometern. Nach dem Südpol-Aitken-Becken auf dem irdischen Mond handelt es sich hierbei nach dem bisherigen Wissensstand um das zweitgrößte Einschlagbecken in unserem Sonnensystem.

Mit einer Gipfelhöhe von über 22 Kilometern und einem Basisdurchmesser von rund 550 Kilometern ist der Olympus Mons der höchste Vulkan im derzeit bekannten Sonnensystem. Auch die benachbarten Schildvulkane Arsia Mons, Pavonis Mons und Ascraeus Mons sind mit Höhen von 13, 12 und 18 Kilometern deutlich höher als der höchste Berg der Erde – der 8.848 Meter hohe Mount Everest.

Als besonders spektakulär präsentiert sich dem irdischen Betrachter jedoch das imposante Talsystem der Valles Marineris. Dieses bis zu 11 Kilometer tiefe System aus diversen, teilweise parallel zueinander verlaufenden und zugleich miteinander verbundenen Tälern erstreckt sich über eine Länge von fast 4.000 Kilometern entlang des Marsäquators und erreicht dabei eine Breite von stellenweise deutlich mehr als 200 Kilometern. Mit diesen Abmessungen handelt es sich bei den Valles Marineris um das mit Abstand größte bekannte Grabenbruchsystem innerhalb unseres Sonnensystems.

Früherer Vulkanismus in den Valles Marineris?
Die Möglichkeit, dass im Gebiet der Valles Marineris einstmals ein aktiver Vulkanismus aufgetreten sein könnte, wurde von Planetologen erstmals in den späten 1970er Jahren diskutiert. Der Grund hierfür waren verschiedene Aufnahmen der beiden Marsorbiter Viking 1 und Viking 2, auf denen Formationen zu erkennen waren deren Aussehen auf einen vulkanischen Ursprung hindeutete. Analysen von weiteren Aufnahmen, welche in den folgenden Jahren mit moderneren und höher auflösenden Kamerasystemen angefertigt wurden, führten jedoch zu dem Ergebnis, dass es sich bei diesen potentiellen Vulkanen in Wirklichkeit um andere Strukuren wie zum Beispiel um komplex gestaltete Sanddünen handelt.
Allerdings wurden auf diesen neueren Aufnahmen, welche erst in den letzten Jahren durch verschiedene Kamerasysteme an Bord der Marsorbiter Mars Reconnaissance Orbiter und Mars Express angefertigt wurden, andere Oberflächenformationen entdeckt, welche ebenfalls auf einen früheren Vulkanismus hindeuten. Bei diesen Formationen handelt es sich um eine Vielzahl von Hügeln, die Basisdurchmesser von mehreren 100 Metern bis hin zu mehr als einen Kilometer erreichen. Das äußere Erscheinungsbild, welches den Hügeln eine konische Form verleiht, die dabei auftretenden spezifischen Neigungswinkel ihrer Flanken und die grubenartigen Vertiefungen auf ihren Gipfeln legen dabei den Schluss nahe, dass es sich hierbei um Schlackenkegel handeln könnte.

Diese Formationen, welche auch an anderen Stellen des Mars – zum Beispiel im Bereich der Ulysses Colles – zu finden sind, sind im Bereich des Valles Marineris besonders in zwei Regionen, nämlich an dessen nordöstlichen Ende im Bereich des ‚Mündungsgebietes‘ in das angrenzende Chryse Planitia und in einem Teilabschnitt namens Coprates Chasma, konzentriert. Im Rahmen einer kürzlich durchgeführten Studie wurden die im Coprates Chasma gelegenen Strukturen einer eingehenderen Untersuchung unterzogen.

Die Schlackenkegel im Coprates Chasma
Bei dem Coprates Chasma handelt es sich um einen etwa 1.000 Kilometer langen, im zentralen Bereich der Valles Marineris gelegenen ‚Hauptgraben‘ dieses Talsystems. Der Boden des Coprates Chasma liegt etwa acht Kilometer unterhalb des Plateaus, in das es eingeschnitten ist und erscheint in seinem Zentralbereich stellenweise auffallend flach.

Für ihre Untersuchungen konzentrierten sich die beteiligten Wissenschaftler auf ein 155 x 35 Kilometer großes Gebiet, in dem sich mehr als 100 dieser Hügel befinden. Neben den hochaufgelösten Aufnahmen der Marsorbiter, welche teilweise über Auflösungen von einem Meter pro Pixel verfügen, griffen die Planetologen auch auf digitale Höhenmodelle der Region und auf Anaglyphenbilder zurück, die einen dreidimensionalen Eindruck der Landschaft vermitteln.

Die Kegel, so die Ergebnisse, sind wahllos über die gesamte untersuchte Region verteilt, wobei sich jedoch in einigen Bereichen auch bis zu zehn Kegel auf engstem Gebiet zu Clustern konzentrieren. Einige Kegel liegen so eng beieinander, dass sie sich teilweise überlagern. Die Hügel, deren Flanken Neigungswinkel von bis zu 22 Grad aufweisen, verfügen über Durchmesser zwischen 500 Metern und 2,2 Kilometern. An den Außenrändern ist eine Terrassenbildung zu erkennen. Die meisten dieser Formationen verfügen in ihren Gipfelbereichen zudem über kraterähnliche Vertiefungen, welche wiederum Durchmesser von 150 bis hin zu 800 Metern aufweisen.

Ein Vergleich des Verhältnisses zwischen dem Basisdurchmesser der Hügel und dem Durchmesser der kraterähnlichen Vertiefungen mit den entsprechenden Werten von Schlackenkegeln auf der Erde und weiteren vergleichbaren Formationen auf dem Mars, welche ebenfalls als Schlackenkegel interpretiert werden, führte zu dem Schluss, dass es sich bei den im Coprates Chasma befindlichen Strukturen aller Wahrscheinlichkeit nach ebenfalls um Schlackenkegel handelt.

Dieses Ergebnis, welches in Einklang mit verschiedenen von anderen Forschergruppen durchgeführten Studien steht und diese bestärkt, ist ein weiteres Indiz dafür, dass im Bereich der Valles Marineris in der Vergangenheit eine vulkanische Aktivität vorherrschte.

Der Mangel an Einschlagskratern in der gesamten Region sowie die immer noch gut erhaltenen und kaum durch erosive Prozesse veränderten Flanken der Schlackenkegel werden zudem als Indiz dafür gedeutet, dass diese Formationen erst vor wenigen hundert Millionen Jahren entstanden sein können.

Allerdings, so die an der Studie beteiligten Wissenschaftler weiter, müssen die Ergebnisse dieser Arbeit noch durch nachfolgende Untersuchungen und Analysen überprüft werden. Derartige Arbeiten könnten sowohl das Verständnis über die Entstehung von Schlackenkegeln auf dem Mars und auf der Erde erweitern als auch zu neuen Erkenntnissen über die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte des Grabenbruchsystems der Valles Marineris führen.

Sollte das Ergebnis jedoch bestätigt werden, so könnte es sich bei dem untersuchten Schlackenkegel-Feld um die größte Ansammlung derartiger Formationen handeln, welche bisher auf dem Mars entdeckt wurde.

Die hier lediglich kurz angerissenen Forschungsergebnisse wurden am gestrigen Tag auf dem European Planetary Science Congress, einer gegenwärtig in der Nähe von Lissabon stattfindenden Fachtagung der Planetenforscher, vorgestellt.

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• Planet Mars
• Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)

EPSC 2014:

• Volcanism inside Valles Marineris? A field of small pitted cones in Coprates Chasma (engl.)

Der Beitrag Mars – Früherer Vulkanismus in den Valles Marineris? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: EPSC 2014, FU Berlin, DLR.

Bereits seit dem 25. Dezember 2003 befindet sich die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express in einer Umlaufbahn um den Mars und liefert den an dieser Mission beteiligten Wissenschaftlern seitdem regelmäßig eine Vielzahl an wichtigen Daten von der Oberfläche unseres äußeren Nachbarplaneten sowie über die aktuellen Vorgänge in der Marsatmosphäre, deren Zusammensetzung und die erfolgende Interaktion der Atmosphäre mit der Planetenoberfläche.

Durch die Auswertung der gewonnene Daten ergeben sich für die Planetenforscher wertvolle Einblicke in dessen Entwicklungsgeschichte. Die sieben wissenschaftlichen Instrumente an Bord des Marsorbiters lieferten dabei wichtige Beiträge zur Untersuchung der Oberflächengeologie sowie zur ‚Geschichte des Wassers‘ auf unserem Nachbarplaneten und damit auch zur Klärung der Frage, ob einstmals ‚Leben auf dem Mars‘ möglich war.

Bei einem dieser Instrumente handelt es sich um die „High Resolution Stereo Camera“ (kurz „HRSC“). Die wissenschaftliche Aufgabe dieser hochauflösenden Stereokamera besteht in der multispektralen und dreidimensionalen Erfassung der Morphologie und Topographie der Marsoberfläche, wobei unter optimalen Umständen eine Auflösung von bis zu 10 Metern pro Pixel erreicht werden kann. Aus diesen Daten lassen sich wichtige Erkenntnisse über die aktuelle Beschaffenheit der Planetenoberfläche sowie über die vulkanische, fluviale und glaziale Vergangenheit des Mars ableiten.

Die HRSC-Kamera
Die HRSC wurde unter der Leitung von Prof. Dr. Gerhard Neukum am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt und in Kooperation mit mehreren industriellen Partnern (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH) gebaut. Es handelt sich hierbei um ein bisher einmaliges Experiment, denn zum ersten Mal wird hiermit die Oberfläche eines fremden Planeten nicht nur systematisch ‚in Farbe‘, sondern zugleich auch in der dritten Dimension abgebildet. Die 20 Kilogramm wiegende Kamera besteht aus zwei Kamerasystemen. Hierbei handelt es sich um den hochauflösenden „Stereokopf“, welcher aus neun CCD-Zeilensensoren besteht, die hinter einem Linsenobjektiv parallel angeordnet sind, sowie um den hochauflösenden „SRC-Kopf“, der sich aus einem Teleobjektiv und einem CCD-Flächensensor zusammensetzt.

Um Stereoaufnahmen vom Mars erzeugen zu können, muss die Planetenoberfläche aus verschiedenen Blickwinkeln abgebildet werden. Durch die Ausrichtung der CCD-Zeilensensoren in Bezug auf die Flugrichtung der Raumsonde nimmt jeder dieser Sensoren aufgrund der Vorwärtsbewegung des Orbiters den jeweils gleichen Bildstreifen von der Marsoberfläche nacheinander Zeile für Zeile auf. Zusätzlich zu dem so genannten „Nadirkanal“, welcher die direkt senkrecht unter dem Orbiter befindliche Landschaft abbildet, blicken dabei jeweils vier Sensoren in Bezug auf die Flugrichtung leicht versetzt nach ‚vorne‘ beziehungsweise nach ‚hinten‘. Die beiden äußeren Sensoren zeigen dabei um 18,9 Grad vom Nadir weg. Dadurch wird jeder Punkt des abzubildenden Oberflächenbereiches nach und nach unter neun verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen.

Zur Erzeugung von Farbbildern und zwecks der Gewinnung multispektraler Daten sind vier Sensoren mit verschiedenen Filtern belegt. Durch den Einsatz einer speziellen Software können aus diesen Daten im Rahmen der entsprechenden Auswertung unter anderem Anaglyphenbilder erzeugt werden, welche bei der Verwendung einer Rot-Blau- oder Rot-Grün-Brille einen dreidimensionalen Eindruck der abgebildeten Marslandschaft vermitteln.

Am oberflächennächsten Punkt der elliptischen Umlaufbahn von Mars Express um unseren Nachbarplaneten, dem sogenannten Perizentrum, erreicht die Auflösung der neun Bildstreifen einen Wert von etwa zehn Metern für jeden der 5.184 Pixel pro Zeilensensor. Die Breite des so abgebildeten Bildstreifens beträgt dabei rund 50 Kilometer während die Länge des abgebildeten Bereiches bei bis zu 300 Kilometern liegt. Die Länge des abgebildeten Streifens wird dabei ausschließlich von der Datenspeicherkapazität des Orbiters begrenzt. Die hohe räumliche Auflösung der erzeugten Stereobilder erlaubt es den beteiligten Geowissenschaftlern, Oberflächendetails auch ‚dreidimensional‘ zu analysieren.

Als besonderes ‚Bonbon‘ ist ein zusätzliches hochauflösendes Teleobjektiv in die HRSC-Kamera integriert, welches wie eine Lupe eingesetzt wird. Mit diesem „Super Resolution Channel“ (kurz „SRC“), der eine Auflösung von 2,3 mal 2,3 Metern pro Pixel erreichen kann, ist die Abbildung von lediglich etwa zwei bis drei Meter großen Objekten auf der Marsoberfläche möglich, welche dann in die farbigen Stereobilddaten der HRSC-Kamera eingebettet sind. Diese besonders hoch aufgelösten SRC-Aufnahmen erhalten ihre spezielle wissenschaftliche Bedeutung durch den geologischen Kontext der Umgebung, welcher durch die ’normalen‘ Aufnahmen der HRSC geliefert wird.

Durch die SRC-Aufnahmen ist es zum Beispiel auch möglich, feine Strukturen wie zum Beispiel Schichtungen in Sedimentgesteinen des Mars zu identifizieren und zu analysieren. Die hierbei erreichbare „Punktgenauigkeit“ der erzeugten Aufnahmen stellt eine weitere Stärke der HRSC-Kamera dar. Bei passenden Gelegenheiten wird der SRC auch dazu genutzt, um die Marsmonde Phobos und Deimos zu studieren.

Mehr als 90 Prozent der Marsoberfläche sind hochauflösend erfasst
Nach mehr als zehn Jahren, in denen Mars Express sich in einer Umlaufbahn um den Mars befindet und in denen die Raumsonde den Mars mehr als 13.500 mal umkreist hat, hat die HRSC-Kamera mittlerweile mehr als 90 Prozent der Marsoberfläche mit einer Auflösung von bis zu zehn Metern pro Pixel abgebildet. Die bisher hierfür angefertigten 4.210 Aufnahmesequenzen wurden während lediglich 3.985 Orbits angefertigt. Zum einen wird die HRSC nicht bei jedem Orbit aktiv. Außerdem herrschen nicht immer optimale Beobachtungsbedingungen, da eventuell zeitgleich zu dem jeweiligen vorgesehenen Aufnahmezeitpunkt auftretende störende atmosphärische Effekte wie Staubstürme oder Wolkenbildung die Beobachtungen zu stark beeinträchtigen können.

Das Aufnahmeprinzip der Kamera ermöglicht es den Wissenschaftlern außerdem, zu jedem abgebildeten Pixel der Marsoberfläche auch die dazugehörige Höheninformation abzuleiten. Zur Erzeugung eines digitalen Geländemodells macht man sich hierbei den Stereo-Effekt zu nutze. Die abgebildete Landschaft wird aus unterschiedlichen Blickwinkeln betrachtet, ganz ähnlich dem Prinzip, mit dem der Mensch mit zwei Augen seine Umwelt wahrnimmt. Auf diese Weise konnten hochpräzise Höhenmodelle der Marsoberfläche angefertigt werden, welche derzeit bei einer Auflösung von etwa 50 Metern rund 40 Prozent der Marsoberfläche abdecken.

Aus den bisher gewonnenen Daten können die Planetologen die Hangneigungen, die Tiefe von Tälern und Kratern oder die Mächtigkeit und Fließrichtung von erkalteten Lavaströmen ableiten. Besonders wichtig sind diese Daten bezüglich der Frage, wo und in welche Richtungen einstmals das Wasser strömte, welches in der Frühzeit des Mars bis vor rund 3,8 Milliarden Jahren Teile von dessen Oberfläche bedeckte.

Das HRSC-Kameraexperiment wird seit dem Start von Mars Express im Jahr 2003 durch das nationale Raumfahrtmanagement des DLR mit Finanzmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Seitdem wurde diese Förderung bereits mehrfach verlängert. Der gegenwärtige Förderzeitraum begann am 1. Januar 2013 und dauert noch bis zum 31. Dezember 2016 an – dem derzeit voraussichtlichen Ende der Mission von Mars Express. Bis zum Ende der Mission soll durch die HRSC-Kamera eine vollständige dreidimensionale Kartierung der Oberfläche des Mars erreicht werden. Die dabei gewonnenen Daten sollen unter anderem eine Basis für die Planung und Durchführung zukünftiger Erkundungsmissionen zu unserem äußeren Nachbarplaneten – speziell für die anstehenden Lander- und Rovermissionen der NASA und der ESA, aber auch für zukünftig durchzuführende ‚bemannte‘ Missionen – darstellen.
Das HRSC-Kameraexperiment an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express wird seit dem Juli 2013 von Prof. Dr. Ralf Jaumann vom DLR geleitet. Das für die HRSC-Kamera verantwortliche wissenschaftliche Team besteht derzeit aus 52 Co-Investigatoren, welche von 34 Instituten aus elf Ländern stammen.

Die HRSC-Kamera und deren Arbeitsweise wurden am heutigen Tag auf dem European Planetary Science Congress, einer gegenwärtig in der Nähe von Lissabon stattfindenden Fachtagung der Planetenforscher, vorgestellt.

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• Mars Express
• Planet Mars

Sonderseite des DLR:

• Zehn Jahre Mars Express

EPSC 2014:

• The High Resolution Stereo Camera (HRSC): 10 Years of Imaging Mars (engl.)

Der Beitrag Die Stereokamera HRSC an Bord von Mars Express erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Auf seinem Weg zu der Basis des im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons sollte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrovers Curiosity im August zwei kleine Täler durchqueren und anschließend die noch knappe 500 Meter vom aktuellen Standort entfernt gelegene Region „Pahrump Hills“ erkunden. Bei der Einfahrt in das „Hidden Valley“, dem ersten der beiden Täler, zeigte sich jedoch, dass die Räder des Rovers aufgrund des sandigen und somit sehr lockeren Untergrundes und dem damit verbundenen hohen Schlupf einen deutlich geringeren Geländegewinn erzielten als beabsichtigt. Aus diesem Grund entschlossen sich die für die Steuerung von Curiosity verantwortlichen Roverdriver am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien dazu, das „Hidden Valley“ am vergangenen Wochenende wieder zu verlassen (Raumfahrer.net berichtete).

Das Hidden Valley – zu ‚tiefer‘ Sand
Die Probleme mit dem von einer Vielzahl an kleinen Sanddünen bedeckten Untergrund wurden als so gravierend eingestuft, dass die für die Planung der Curiosity-Mission verantwortlichen Mitarbeiter der NASA ihre ursprünglichen Pläne mittlerweile geändert haben. Statt die Region „Pahrump Hills“ im Rahmen einer direkten Durchquerung des „Hidden Valley“ zu erreichen soll der Rover bereits jetzt an seinem derzeitigen Standort eine ausführliche Analyse der hier befindlichen Gesteine durchführen.
Am 9. August 2014, dem „Sol“ 714 seiner Mission, bewegte sich Curiosity im Rahmen einer weiteren Fahrt über rund 37,5 Meter zunächst in die nordwestliche Richtung. An der jetzt erreichten Position nördlich der Einfahrt in das „Hidden Valley“ wurden aus einer leicht erhöhten Lage heraus Aufnahmen des vorausliegenden Gebietes angefertigt, welche für die Planung der zukünftigen Route und der weiteren Vorgehensweise erforderlich sind. Sehr wahrscheinlich ist dabei zum jetzigen Zeitpunkt, dass das „Hidden Valley“ bei der Weiterfahrt von Curiosity an dessen nördlichen Rand umfahren wird.

Am 12. August begab sich der Rover jedoch zuerst erst einmal wieder zu dem ‚Einstiegspunkt‘ in das Tal. Aus der jetzt erreichten Position heraus wurde neben den verschiedenen Kamerasystemen auch die ChemCam dazu eingesetzt, um auf dem unmittelbar vor dem Rover befindlichen Gelände mögliche Ziele für eine ausführliche ‚in situ‘-Untersuchung auszuwählen.

Bonanza King – das nächste Untersuchungsziel
Diese Wahl fiel schließlich auf eine mit dem Namen „Bonanza King“ belegte Gesteinsformation. Hierbei handelt es sich um eine von mehreren etwa tellergroßen flachen Felsplatten, welche sich direkt auf der Einfahrt in das „Hidden Valley“ befinden und die von dem Rover bereits während der ersten Einfahrt in das Tal überquert wurden. Diese Gesteine unterscheiden sich deutlich von den Sandsteinen, welche Curiosity in den vergangenen Monaten untersucht hatte.

Die deutlich hellere Farbe dieser Platten und ihre Lage in den geologischen Schichtformationen deutet zudem darauf hin, dass sie den Gesteinen ähneln, welche ursprünglich erst in der Region „Pahrump Hills“ erkundet werden sollten, und die in einem direkten geologischen Zusammenhang mit den Gesteinsschichten an der Basis des Zentralberges Aeolis Mons stehen.

„Aus geologischer Sicht betrachtet besteht eine Verbindung zwischen Bonanza King und Pahrump Hills. Eine Untersuchung an der hiesigen Stelle bietet uns die Möglichkeit zu verstehen, wie sich diese Gesteine in das Gesamtbild des Gale-Kraters und des Mount Sharp einfügen“, so Dr. Ashwin Vasavada, der stellvertretende Projektwissenschaftler der Curiosity-Mission am JPL.

Am 14. August bewegte sich Curiosity im Rahmen einer kurzen Fahrt über 3,7 Meter noch etwas weiter auf „Bonanza King“ zu, so dass dieses Ziel jetzt in der direkten Reichweite der zwei am Instrumentenarm des Rovers befindlichen Instrumente, dem APX-Spektrometer und der MAHLI-Kamera, befindet. Sofern sich im Rahmen der Analyse der im Rahmen dieser bisher letzten Fahrt gewonnenen Daten herausstellt, dass alle sechs Räder des Rovers über festen Bodenkontakt verfügen, sollen diese Instrumente in der kommenden Woche eingesetzt werden, um „Bonanza King“ einer eingehenden Untersuchung zu unterziehen.

Durch das für den Einsatz der Instrumente für eine direkte Bodenuntersuchung notwendige Entfalten des Instrumentenarmes erfolgt automatisch eine Gewichtsverlagerung des Rovers, was unter bestimmten Umständen dazu führen könnte, dass der Rover im Rahmen dieses Manövers aufgrund eines unebenen oder ’nicht standsicheren‘ Untergrundes ins Rutschen gerät. Dieses definitiv unerwünschte Szenario – ein ‚Rutschen‘ könnte zur Folge haben, dass die Instrumente ungewollt auf der Oberfläche aufsetzen und dabei beschädigt werden – kann zum Beispiel dann eintreten, wenn eines der sechs Räder des Rovers auf der Kante eines größeren Steins zum Stehen gekommen ist oder der Boden mehr oder weniger stark geneigt und zudem von einer lockeren Sandschicht bedeckt wird.

Eine weitere Bohrung ist geplant
Sofern die Roverdriver ihr ‚Okay‘ für den Einsatz des Instrumentenarmes geben soll im Rahmen dieser Analysen dann auch erneut der Gesteinsbohrer von Curiosity zum Einsatz gebracht werden und eine weitere Bohrung durchführen. Das dabei zu gewinnende pulverförmige Material soll anschließend zunächst mit dem Bodenprobenaufbereitungssystem CHIMRA (kurz für „Collection and Handling for Interior Martian Rock Analysis“) aufbereitet und gesiebt werden. Anschließend werden Teile der so präparierten Bodenprobe an die beiden im Inneren des Rovers befindlichen Instrumentenkomplexe SAM und CheMin weitergeleitet. Diese Analyseinstrumente sollen dann die chemische und mineralogische Zusammensetzung des zu untersuchenden Materials ermitteln.

Ein kompaktes Wochenendprogramm
Während des jetzigen Wochenendes werden allerdings zunächst verschiedene ‚Fernerkundungen‘ der Umgebung erfolgen. Die Kamerasysteme bilden dabei verschiedene Bereiche der Oberfläche zu unterschiedlichen Tageszeiten ab, um eventuell durch veränderte Beleuchtungsverhältnisse bedingte optische Veränderungen zu charakterisieren. Die MastCam soll zudem die Sandrippel im Inneren des „Hidden Valley“ dokumentieren. Die Navigationskamera des Rovers wird dagegen speziell dazu eingesetzt, um am Himmel über dem Gale-Krater nach Wolkenformationen Ausschau zu halten. Außerdem soll mit diesem Kamerasystem die Suche nach eventuell auftretenden Staubteufeln– so genannten ‚Dust Devils‘ – fortgesetzt werden.

Zur Charakterisierung der chemischen Zusammensetzung der lokalen geologischen Formationen wird die ChemCam mehrere Oberflächenziele mit ihrem Laser und dem „Remote Micro Imager“-Teleskop anpeilen. Des weiteren werden die Instrumente REMS, RAD und DAN ihre üblichen Routinemessungen zur Charakterisierung der örtlichen Umweltbedingungen durchführen.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 721 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity rund 8.700 Meter auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen 177.993 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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• Aktuelle Diskussion zu Curiosity

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

Auch während der letzten Wochen hat sich der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrovers Curiosity im Rahmen von mehreren Fahrten weiter auf sein nächstes ‚großes Ziel‘ zu bewegt. Hierbei handelt es sich um eine mit dem Namen „Murray Buttes“ belegte Region an der Basis des im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons. Bis zum Erreichen von „Murray Buttes“ muss Curiosity noch fast vier weitere Kilometer zurücklegen.

Steiniges Gelände soll möglichst vermieden werden
Bereits zu Beginn des Jahres 2014 hatten sich die für die Durchführung der Curiosity-Mission verantwortlichen Mitarbeiter der NASA dazu entschlossen, den Rover zukünftig auf einer Route zu bewegen, welche möglichst wenig Steine oder felsigen Untergrund beherbergt. Auf diese Weise, so der Grund für diese Vorgehensweise, sollen die sechs Räder des Rovers geschont werden. Jedes dieser Räder verfügt über einen Durchmesser von 51 Zentimetern und eine Breite von 40 Zentimetern. Die lediglich 0,75 Millimeter starken Laufflächen dieser Räder, auf denen das gesamte Gewicht des 899 Kilogramm schweren Rovers lastet, bestehen aus einer Aluminiumlegierung und sind mit verschiedenen Querrippen an den Oberseiten und Ringen an den Innenwänden verstärkt.
Bereits im Rahmen der ausführlichen Tests, welche im Vorfeld der Mission auf der Erde durchgeführt wurden, zeigte sich, dass diese Räder bei ihrem Einsatz auf dem Mars nach einer gewissen Zeit verschiedene Beschädigungen wie zum Beispiel Dellen, aber auch Löcher und Risse aufweisen würden. Diese zu erwartenden Beschädigungen wurden von den für die Planung der Mission verantwortlichen Ingenieuren der NASA als für die Mission nicht bedrohlich eingeschätzt. Auch mit erheblich beschädigten Laufflächen, so zum Beispiel Matt Heverly, der Leiter des für die Steuerung von Curiosity verantwortlichen ‚Roverdriver-Teams‘, wird der Rover auch weiterhin in der Lage sein, seine Fahrt fortzusetzen.

Und tatsächlich – schon nach wenigen Fahrten über die Marsoberfläche zeigten sich bereits im Jahr 2012 auf den Laufflächen der Räder einzelne Kratzer und Dellen. In der Folgezeit bildeten sich zudem verschiedene Löcher und teilweise mehrere Zentimeter lange Risse. Diese zuletzt vermehrt auftretenden ‚Abnutzungserscheinungen‘ resultieren laut den Einschätzungen der in die Mission eingebundenen Techniker und Ingenieure daraus, dass Curiosity speziell im vierten Quartal des Jahres 2013 ein Gelände überquerte, auf dessen felsigen Untergrund sich eine Vielzahl zwar nur wenige Zentimeter großer, dafür aber scharfkantiger Steine befand. Beim Überfahren dieser Steine traten dann die Mehrzahl der jetzt zu beobachtenden Beschädigungen auf.

Aus diesem Grund wurde schließlich auch die zukünftige Route leicht abgeändert, so dass Curiosity einen größtenteils sandigen Untergrund zu überqueren hat. Anfang Juli 2014 sammelten die Roverdriver dabei weitere Erfahrungen mit dem Passieren von Sanddünen. Hierbei handelte es sich um Informationen, welche bei dem Passieren des zukünftig zu überquerenden Geländes von Nutzen sein werden.

Mit einer weiteren Fahrt über rund 82 Meter erreichte Curiosity schließlich am 14. Juli 2014 den nordwestlichen Rand einer mit dem Namen „Zabriskie Plateau“ belegten Oberflächenformation, welche nicht mit Sand sondern vielmehr erneut mit einer Vielzahl an kleinen und relativ spitzen Steinen bedeckt war. Aufgrund des jetzt wieder deutlich unebeneren und unwegsamen Geländes benötigte der Rover 17 Tage, um das etwa 200 Meter lange Plateau im Rahmen von neun einzelnen Fahrten zu überqueren. Neben den Kamerasystemen wurden hierbei auch mehrfach das APX-Spektrometer und die ChemCam – zwei der insgesamt zehn wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Curiosity – dazu eingesetzt, um verschiedene interessante Gesteinsformationen im Detail zu untersuchen. Nach seiner Fahrt am 31. Juli 2014, dem „Sol“ 705 seiner Mission, hatte der Marsrover Curiosity das „Zabriskie Plateau“ überquert, ohne dass weitere nennenswerte Komplikationen auftraten.

„Die Räder haben beim Überqueren des Zabriskie Plateau einige weitere Beschädigungen erlebt. Diese fallen allerdings geringer aus, als ich aufgrund der Anzahl der dort befindlichen scharfkantigen Steine erwartet habe“, so Jim Erickson, der zuständige Projektmanager der Curiosity-Mission vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien. „Die Roverdriver haben bewiesen, dass sie in der Lage sind, die wirklich schlimmen Felsen zu erkennen und erfolgreich zu umfahren.“

Das Hidden Valley
Curiosity befand sich jetzt unmittelbar vor dem „Hidden Valley“, einem rund 150 Meter langen und bis zu 45 Meter breiten Tal, dessen Untergrund wieder mit einer dicken Sandschicht bedeckt ist.

Laut den Planungen soll Curiosity zunächst das „Hidden Valley“ und anschließend das angrenzende „Amargosa Valley“ durchqueren. Das dabei angepeilte Ziel ist die noch knappe 500 Meter vom aktuellen Standort entfernt gelegene Region „Pahrump Hills“. Die dortigen Gesteinsaufschlüsse werden als eine geologische Formation angesehen, welche in einem direkten Zusammenhang mit der Basis des Zentralberges Aeolis Mons steht. Hier, so die an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftler, bietet sich dem Rover erstmals die Möglichkeit, mit dem Aeolis Mons assoziierte Gesteine im Detail zu studieren.
„Dort werden wir den ersten Vorgeschmack auf eine geologische Formation erhalten, die Teil der Basis des Berges und nicht des Kraterbodens ist“, so John Grotzinger vom California Institute of Technology in Pasadena/Kalifornien, der für die Curiosity-Mission verantwortliche Projektwissenschaftler.
Sandiger Untergrund führt zu einem ‚Durchdrehen‘ der Räder
Am 1. August 2014 erfolgte die Einfahrt des Rovers in das „Hidden Valley“. Aufgrund des sandigen Untergrundes gingen die Roverdriver dabei besonders vorsichtig vor.

Wie bereits seine Vorgänger Spirit und Opportunity verfügt auch Curiosity über mehrere Gefahrenerkennungs- und Navigationskameras. Jeweils zwei dieser Kameras bilden dabei zeitgleich den gleichen Geländeabschnitt ab. Diese Aufnahmen werden von der ‚Drive-Software‘ des Rovers zu Stereoaufnahmen kombiniert – im Gegensatz zu konventionellen 2D-Aufnahmen ergibt sich bei stereoskopischen Aufnahmen auch ein räumlicher Eindruck der Landschaft – und anschließend autonom ausgewertet. Aus den so gewonnenen Informationen berechnet die Software von Curiosity anschließend den millimetergenauen Standort des Rovers auf der Marsoberfläche.

Diese Aufnahmen dienen unter anderem dazu, um regelmäßig zu überprüfen, ob der Rover auf dem vorherigen Teilabschnitt einer Fahrtetappe eventuell von der vorgesehenen Route ‚abgedriftet‘ ist oder nicht den dabei vorgesehenen Geländegewinn erzielt hat. Stimmt die ‚berechnete‘ Position nicht mit der tatsächlich erreichten Position überein und wird dabei eine von den Roverdrivern im Vorfeld der Fahrt vorgegebene ‚Toleranzschwelle‘ überschritten, so hat dies einen automatisch erfolgenden Abbruch der Fahrt zur Folge.

Es zeigte sich, dass bei der Einfahrt in das „Hidden Valley“ anstatt der dabei vorgesehenen 30 Meter in Wirklichkeit lediglich eine Strecke von etwa 22 Metern zurückgelegt wurde. Eine weitere Fahrt am 4. August wurde nach lediglich 16 Metern sogar vorzeitig abgebrochen. Der Grund für diesen Abbruch war der sandige Untergrund. Auf einer vorprogrammierten Entfernung von theoretisch 4,5 Metern sollte Curiosity im Rahmen dieser Fahrt über sandiges Gelände einen Geländegewinn von mindestens zwei Metern erreichen. Als die ‚Drive-Software‘ des Rovers dann jedoch feststellte, dass dieses Resultat aufgrund eines zu hohen Schlupfes nicht mehr erreicht wurde, erfolgte – wie für diesen Fall vorgesehen – ein automatischer Abbruch der Fahrt.

Die Roverdriver dirigierten Curiosity in den folgenden Tagen wieder in Richtung des Einstiegspunktes in das „Hidden Valley“, beobachteten und analysierten den dabei erreichten Geländegewinn und den auftretenden Schlupf und werteten die Fotoaufnahmen aus, welche die Kameras des Rovers dabei von den ‚Spuren‘ der Räder im Sand anfertigten. Aus diesen Daten der Interaktion der Räder mit dem Sand soll eine alternative Fahrweise entwickelt werden, welche es trotz des lockeren Untergrundes ermöglichen könnte, das Innere des „Hidden Valley“ für die zukünftigen Fahrten zu benutzen.

Eine Möglichkeit dafür wäre, dass die entsprechenden Sicherheitsparameter neu überdacht und bei zukünftigen Fahrten niedriger angesetzt werden. Eine solche Vorgehensweise beinhaltet allerdings auch das nicht zu unterschätzende das Risiko, dass sich die Räder von Curiosity bei einer zukünftigen Fahrt so tief in den Sand eingraben, dass der Rover dabei Gefahr läuft, sich im lockeren Untergrund festzufahren.

Derzeit befindet sich Curiosity wieder außerhalb des „Hidden Valley“ auf ’stabilem Untergrund‘. In den nächsten Tagen wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure über die weitere Vorgehensweise beratschlagen und die damit verbundenen Vor- und Nachteile abwägen. Soll Curiosity einen neuen Versuch der Durchquerung des „Hidden Valley“ starten oder soll dieses Tal an dessen nördlichen oder südlichen Rand ‚umfahren‘ werden?

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 715 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity rund 8.700 Meter auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen 173.858 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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Der Beitrag Curiosity: Sandiges Terrain behindert die Fahrt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Mit einem Durchmesser von 6.792 Kilometern ist der Mars nur etwa halb so groß wie unser Heimatplanet. Trotzdem kann unser äußerer Nachbarplanet mit einigen landschaftlichen Superlativen aufwarten, welche in unserem Sonnensystem ihresgleichen suchen. Das auf der südlichen Marshemisphäre gelegene Hellas Planitia verfügt zum Beispiel über einen Durchmesser von etwa 1.600 x 2.200 Kilometern und erreicht eine Tiefe von bis zu neun Kilometern. Nach dem Südpol-Aitken-Becken auf dem irdischen Mond handelt es sich hierbei nach dem bisherigen Wissensstand um das zweitgrößte Impaktbecken in unserem Sonnensystem.

Es entstand, als in der Zeitphase des Großen Bombardements vor etwa 4,1 bis 3,8 Milliarden Jahren ein mehrere Dutzend Kilometer durchmessender Asteroid mit dem Mars kollidierte. Durch die bei dem Impakt auftretenden Kräfte wurde zusätzlich zu dem Einschlagsbecken ein das Hellas Planitia umgebendes Ringgebirge gebildet, welches um bis zu 2.000 Meter über das umliegende Gelände aufragt. Infolge dieser enormen Massenbewegungen bildeten sich tektonische Verwerfungen, die zu weiteren Veränderungen des Geländes führten.

So sind auch die am westlichen Rand des Hellas Planitia gelegenen Hellespontus Montes durch massive vertikale Rutsch- und Sackungsbewegungen entstanden, welche sich stufenförmig in das Innere des Einschlagsbeckens fortsetzen. Im Laufe der Zeit wurde die Region durch Erosion und Verwitterung sowie durch zu späteren Zeitpunkten erfolgenden kleineren Impakten zu einer abwechslungsreichen Landschaft verändert.

Mars Express dokumentiert die Hellespontus Montes
Bereits seit dem 25. Dezember 2003 befindet sich die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express in einer Umlaufbahn um den Mars und liefert den an dieser Mission beteiligten Wissenschaftlern seitdem regelmäßig eine Vielzahl an Daten und Fotoaufnahmen von der Atmosphäre und speziell von der Oberfläche unseres Nachbarplaneten. Durch die Auswertung der gewonnene Daten und Bildprodukte ergeben sich für die Planetenforscher wertvolle Einblicke in dessen Entwicklungsgeschichte.

Am 13. Januar 2014 überflog Mars Express während des Orbits Nummer 12.750 die Hellespontus Montes und bildete bei dieser Gelegenheit einen Teilbereich dieser etwa 700 Kilometer langen Oberflächenstruktur mit der High Resolution Stereo Camera (kurz „HRSC“), einem der insgesamt sieben wissenschaftlichen Instrumente an Bord des Marsorbiters, ab. Aus einer Überflughöhe von mehreren hundert Kilometern erreichte die HRSC dabei eine Auflösung von ungefähr 17 Metern pro Pixel.

Die bei diesem Überflug angefertigten Aufnahmen, welche am gestrigen Tag veröffentlicht wurden, geben einen bei etwa 41 Grad südlicher Breite und 45 Grad östlicher Länge gelegenen Ausschnitt der Marsoberfläche wieder. Die abgebildete Region Gebiet erstreckt sich über eine Fläche von knapp 180 Kilometer in Nord-Süd-Richtung und 75 Kilometer in Ost-West-Richtung und ist damit fast so groß wie das Bundesland Schleswig-Holstein.

Der Wind gestaltete die Landschaft
Auf den Bildern sind verschiedene interessante Landschaftsmerkmale zu erkennen, welche im Laufe der Jahrmillionen durch die Einflüsse des Windes geformt wurden. Der größte hierbei erkennbare Einschlagskrater (in den verschiedenen Nadiransichten ‚links oben‘ zu erkennen) ist mit äolischen Sedimenten verfüllt, welche allerdings teilweise bereits wieder abgetragenen wurden. Aus diesen Ablagerungen ragen einige Tafelberge und Inselberge heraus, deren härteres Material den erosiven Einwirkungen durch den Marswind besser widerstehen konnte. Einige dieser Berge bilden dabei Hindernisse für den Wind, so dass sich in deren Windschatten kleine, wie Teile einer Perlenkette angeordnete Sicheldünen bilden konnten.

Die Form und Ausrichtung dieser Dünenketten zeigt, dass die vorherrschenden Winde von Osten nach Westen wehen – also von der weiter östlich gelegenen Hellas-Tiefebene (unterhalb des Bildes) kommend in Richtung des im Westen angrenzenden Marshochlandes. Weitere, zum Teil deutlich ausgedehntere Dünenfelder können in den Aufnahmen an anderen Stellen entdeckt werden. Neben den bereits erwähnten Barchan- oder Sicheldünen handelt es sich hierbei um kuppelförmige Dünen oder um geradlinig verlaufende, langgestreckte Dünenformationen.

Auffallend sind zudem auch mehrere Täler, welche sich in die sanft gewellte Oberfläche eingegraben haben und – dem Gefälle des Geländes folgend – zu dem weiter im Osten liegenden Hellas-Impaktbecken weisen. Die Planetenoberfläche besteht hier aus Ablagerungen, die sich wie ein Mantel über die bestehenden Strukturen gelegt haben. In diese Ablagerungen waren in der Vergangenheit vermutlich größere Mengen an flüchtigen Stoffen wie Wasser oder Eis eingebettet. An einigen etwas steileren Abhängen ist erkennbar, dass dieses offenbar nur wenig verfestigte Material in die tiefer liegenden Bereiche abgerutscht ist.

Schneefall führte vermutlich zu einer Gletscherbildung
Im Inneren von einigen kleineren Kratern ist außerdem zu erkennen, dass die dortigen Oberflächen auffällige gewundene Strukturen aufweisen. Die Planetologen bezeichnen derartige Oberflächenformationen auf dem Mars als „concentric crater fill“ (zu deutsch: konzentrische Kraterfüllung). Sie weisen eine starke Ähnlichkeit mit den Blockgletschern auf der Erde auf. Diese von Felsblöcken und zerriebenem Lockermaterial durchsetzten Eisgletscher kommen auf der Erde vor allem in den Permafrostgebieten der Hochgebirgsregionen und in den polaren Breiten vor und gelten dort als ein typisches Landschaftselement.

Von den irdischen Blockgletschern ist bekannt, dass die eigentliche Eisschicht nicht offen an der Erdoberfläche liegt, sondern vielmehr unter einer Schicht aus oberflächlichem Gesteinsschutt, einer sogenannten Auftauschicht, verborgen ist. Der bedeckende Gesteinsschutt schützt das darunter befindliche Eis so über lange Zeiträume vor einer direkten Einstrahlung von Sonnenlicht und somit auch vor dem Abschmelzen. Die Ablagerungen werden dabei infolge der plastischen Eigenschaften von Eis bei hohem auflastenden Druck bis zu einem gewissen Grad ‚fließfähig‘ und so hangabwärts befördert.

Dank der Untersuchung von irdischen Blockgletschern – das Mengenverhältnis von Eis zu Gesteinsschutt beträgt hier etwa vier zu eins – sowie des bekannten Verhältnisses des Durchmessers eines Kraters zu seiner Tiefe und der Messung, bis zu welcher Höhe der Krater mit solchem Material angefüllt ist, lassen sich die hier wirksamen Eismengen in etwa abschätzen. Die Planetologen kommen dabei zu dem Ergebnis, dass die Eisströme dieser Blockgletscher vermutlich mehrere hundert Meter mächtig waren, was durchaus mit Gletschern auf der Erde vergleichbar ist.

Eine Erklärung dafür, dass einstmals große Mengen an Eis in dieser doch noch weit vom Südpol entfernten Region auf dem Mars vorhanden waren, sind Schneefälle, welche in der Frühzeit des Mars wohl regelmäßig erfolgten. Vor mehr als 3,7 Milliarden Jahren war die Atmosphäre des Mars nach dem derzeit allgemein anerkannten Kenntnisstand noch deutlich dichter als in der Gegenwart und enthielt auch mehr Wasser, welches in Form von Schnee auf die Oberfläche gelangte. Dieser lagerte sich unter anderem an den hoch gelegenen Bergen des Hellas-Ringgebirges ab.

An den windabgewandten Seiten der Berge erfolgte dabei durch eine anschließende Verfrachtung eine Akkumulation des Schnees. Vergleichbare Prozesse sind auf der Erde als Schneeverwehungen beziehungsweise Schneewechten bekannt. Das konzentrische Muster der Kraterfüllungen dürfte als Folge dieser Ansammlung von Schnee und Eis über viele solche Niederschlagszyklen entstanden sein.

Manche Wissenschaftler halten es für denkbar, dass auch heute noch Eis unter der nur wenige Dutzend Meter mächtigen Schicht aus Staub und Gesteinsblöcken vorhanden sein könnte. In den Kratersenken war dieses Eis vermutlich über viel längere Zeiträume vor der Sonneneinstrahlung und einer dadurch bedingten Sublimation, dem direkten Übergang vom festen Zustand in den gasförmigen Aggregatzustand, geschützt.

Bildverarbeitung und HRSC-Kamera
Die weiter oben gezeigte Nadir-Farbansicht der Hellespontus Montes wurde aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche blickenden Nadirkanal und den vor- beziehungsweise rückwärts blickenden Farbkanälen der HRSC-Stereokamera erstellt. Die perspektivische Schrägansicht wurde aus den Aufnahmen der Stereokanäle der HRSC-Kamera berechnet. Das weiter unten zu sehende Anaglyphenbild, welches bei der Verwendung einer Rot-Blau- oder Rot-Grün-Brille einen dreidimensionalen Eindruck der Marslandschaft vermittelt, wurde aus dem Nadirkanal und einem Stereokanal der Kamera abgeleitet. Des Weiteren konnten die für die Bildauswertung zuständigen Wissenschaftler aus einer höhenkodierten Bildkarte, welche aus den Nadir- und Stereokanälen der HRSC-Kamera errechnet wurde, ein digitales Geländemodell der abgebildeten Marsoberfläche ableiten.

Das HRSC-Kameraexperiment an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express wird vom Principal Investigator (PI) Prof. Dr. Ralf Jaumann geleitet. Das für die HRSC-Kamera verantwortliche wissenschaftliche Team besteht derzeit aus 52 Co-Investigatoren, welche von 34 Instituten aus elf Ländern stammen.

Die hochauflösende Stereokamera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) unter der Leitung von Prof. Dr. Gerhard Neukum entwickelt und in Kooperation mit mehreren industriellen Partnern (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH) gebaut. Sie wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Die systematische Prozessierung der Bilddaten erfolgt am DLR. Die Darstellungen der hier gezeigten Mars Express-Bilder wurden von den Mitarbeitern des „Planetary Sciences Group“ des Instituts für Geologische Wissenschaften der FU Berlin in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof erstellt.
Die hier gezeigten Aufnahmen der Region Hellespontus Montes finden Sie auch auf den entsprechenden Internetseiten des DLR und der FU Berlin. Speziell in den dort verfügbaren hochaufgelösten Aufnahmen kommen die verschiedenen Strukturen der Marsoberfläche besonders gut zur Geltung.

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Der Beitrag Mars: Wind und Eis formten die Hellespontus Montes erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Seit unserem letzten ausführlicheren Bericht über die Mission des von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrovers Curiosity hat sich dieser im Rahmen von mehreren Fahrten weiter auf sein nächstes ‚großes Ziel‘ zu bewegt. Hierbei handelt es sich um eine mit dem Namen „Murray Buttes“ belegte Region an der Basis des im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons. Aufnahmen von verschiedenen Marsorbitern zeigten bereits im Vorfeld der Curiosity-Mission, dass dieser etwa 5.500 Meter hohe Berg über einen ausgeprägten Schichtaufbau verfügt. In den einzelnen Schichten ist – vergleichbar mit den Steilwänden des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona – die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche enthalten.

Anders als in Bohrkernen liegen diese Informationen dabei offen zutage und sind für Curiosity mehr oder weniger leicht einsehbar. Durch eine langsame, mit ausführlichen Analysen von aus geologischer Sicht interessant erscheinenden Ablagerungen verbundene ‚Besteigung‘ des Berges soll diese Geschichte im weiteren Verlauf der Mission Schritt für Schritt erforscht und entschlüsselt werden. Auf diese Weise erhoffen sich die auf die Erforschung des Mars spezialisierten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse darüber, wann, wie, warum und in welchem Zeitraum sich das Klima und die Umweltbedingungen auf dem Mars einstmals so dramatisch verändert haben.

Die Priorität der an der Mission beteiligten Wissenschaftler und der für die Steuerung von Curiosity verantwortlichen Roverdriver des Jet Propulsion Laboratory (JPL) liegt derzeit darin, sich möglichst schnell dem vorgesehenen Ankunftspunkt an der Basis des Aeolis Mons zu nähern. Statt die zur Verfügung stehende Zeit und Energie in erster Linie für wissenschaftliche Untersuchungen zu nutzen werden deshalb stattdessen möglichst große Tagesetappen absolviert. Bei einigen der in den letzten Tagen absolvierten Fahrten wurden dabei pro Tag auch Strecken von teilweise deutlich mehr als 100 Metern überbrückt.

Autonome Navigation
Aufgrund der großen Distanz zwischen Erde und Mars – abhängig von der Konstellation der beiden Planeten kann die Signallaufzeit bis zu 22 Minuten betragen – kann Curiosity von den Roverdrivern jedoch nicht etwa mittels eines Joysticks ‚in Echtzeit‘ navigiert werden. Vielmehr müssen sämtliche von dem Rover zu absolvierenden Manöver im Voraus bis ins Detail geplant und festgelegt werden. Nach der Übertragung der entsprechenden Kommandosequenzen führt der Rover diese Manöver dann selbstständig durch.

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

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

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

Eine Sanddüne stoppt die Fahrt
Auf diese Weise überbrückte Curiosity am 25. und 26. Juni 2014 im Rahmen von zwei in die südliche Richtung zielenden Fahrten insgesamt weitere 224 Meter. Für den folgenden Tag war dann eine weitere Fahrt über diesmal 101 Meter geplant, welche über einen weitgehend mit Sand bedeckten Bereich der Marsoberfläche führen würde. Nach einer absolvierten Strecke von 82 Metern brach Curiosity diese Fahrt allerdings automatisch ab, da die ‚Drive-Software‘ ein unvorhergesehenes Problem registriert hatte.

Die Stereoaufnahmen der Gefahrenerkennungs- und Navigationskameras werden nicht nur genutzt, um den nächsten Teilabschnitt einer Fahrt zu ermitteln. Vielmehr dienen diese Aufnahmen auch dazu, um regelmäßig zu überprüfen, ob der Rover auf dem vorherigen Abschnitt der Fahrt eventuell von der vorgesehenen Route ‚abgedriftet‘ ist oder nicht den vorgesehenen Geländegewinn erzielt hat. Stimmt die ‚berechnete‘ Position nicht mit der wirklich erreichten Position überein und wird dabei eine zuvor von den Roverdrivern vorgegebene ‚Toleranzschwelle‘ überschritten, so hat dies einen automatisch erfolgenden Abbruch der Fahrt zur Folge.

Genau dieser Fall trat dann auch im Rahmen der Fahrt vom 27. Juni ein. Die Software stellte fest, dass Curiosity beim Überfahren einer kleinen Sanddüne nicht den erwarteten Geländegewinn erzielt hatte. Dank des frühzeitigen Erkennens dieser potentiellen Gefahr führte dieser Schlupf allerdings nicht dazu, dass sich die Räder des Rovers in den lockeren Untergrund eingraben konnten.

Vergleichbare Situationen haben in der Vergangenheit mehrfach zu Problemen bei den Missionen der Marsrover Opportunity und Spirit geführt. Für Spirit bedeutete das Einsinken in einer ‚Sandfalle‘ letztendlich sogar das Ende der Mission (Raumfahrer.net berichtete). Auch aus diesem Grund gingen die an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure äußerst sorgfältig vor, als der Rover im Februar 2014 eine Sanddüne überqueren musste (Raumfahrer.net berichtete).

Nach der Auswertung der Telemetriedaten, welche den Grund für den Abbruch der Fahrt am 27. Juni dokumentierten, wurde der Rover am 29. Juni zunächst um etwa neun Meter zurückbewegt. Anschließend wurde die jetzt wieder vor dem Rover liegende Düne, welche inzwischen mit dem Namen ‚Sourdough‘ belegt wurde, intensiv mit den Kamerasystemen abgebildet. Nochmals zwei Tage später setzte Curiosity die Fahrt fort, indem dieser Bereich der Marsoberfläche in westlicher Richtung ‚umfahren‘ wurde.

Allerdings entsprach auch der dabei erreichte Geländegewinn von rund 22 Metern nicht den vorgesehenen Erwartungen – geplant war eine Fahrt über mindestens 39 Meter. Diesmal verantwortlich für den vorzeitigen Abbruch der Fahrt war eine nach dem Abschluss einer Teiletappe über den Parametervorgaben liegende Abweichung in der Azimut-Orientierung des Rovers in Bezug auf die Marsoberfläche.

Auch die darauf folgende Fahrt am 2. Juli wurde nach lediglich 21 Metern – geplant waren diesmal eigentlich 57 Meter – vorzeitig beendet. Diesmal war ein mehr als 20 Zentimeter hoher Felsbrocken der Auslöser für den Abbruch der Fahrt, welcher dem Rover den vorgesehenen Weg versperrte.

Prinzipiell ist Curiosity dazu ausgelegt, bis zu 75 Zentimeter hohe Hindernisse und Geländeneigungen von im Normalfall 30 Grad, in Extremfällen sogar von bis hin zu maximal 45 Grad zu bewältigen. Aufgrund des gegenwärtig gegebenen sandigen und entsprechend lockeren Untergrundes sind die entsprechenden Sicherheitsparameter derzeit allerdings bewusst konservativ eingestellt.

Dies konnte den Rover allerdings nicht daran hindern, am 3. Juli weitere 72 Meter in ebenfalls die südliche Richtung zurückzulegen. Der 4. Juli wurde dann genutzt, um die sechs Räder einer erneuten intensiven Inspektion zu unterziehen, wobei die Kamerasysteme zum Einsatz kamen.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 681 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity rund 8.500 Meter auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen über 164.200 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.

Heute vor 687 Tagen – dies entspricht 669 „Sols“ auf dem Mars beziehungsweise genau einem Marsjahr – erfolgte die Landung des von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrovers Curiosity. Bereits kurz darauf begann der Rover damit, die unmittelbare Umgebung seines im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Landeplatzes mit den zehn mitgeführten Instrumenten zu untersuchen. Noch während der Inbetriebnahmephase der Instrumente konnten dabei einige der wissenschaftlichen Zielsetzungen, welche die NASA mit dieser Mission verknüpft hat, erfüllt werden.

Bereits Ende September 2012 gaben die an der Mission beteiligten Wissenschaftler bekannt, dass Curiosity offenbar in einem uralten Flussbett gelandet war, in dem vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren größere Mengen an Wasser geflossen sind. Die Untersuchung einer am 9. Februar 2013 durch den Gesteinsbohrer des Rovers entnommenen Bodenprobe führte nur wenige Wochen später zu dem historischen Befund, dass unser äußerer Nachbarplanet in der Vergangenheit tatsächlich Umweltbedingungen aufwies, welche die Entstehung von einfachen mikrobiologischen Lebensformen prinzipiell ermöglicht haben könnten.

Das Ziel: Der Zentralberg im Inneren des Kraters
Nach dem Abschluss seiner ersten Untersuchungskampagne in der Region „Glenelg/Yellowknife Bay“ begann Curiosity schließlich im Juni 2013 mit der Fahrt zu seinem eigentlichen Ziel – dem im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberg Aeolis Mons. Aufnahmen von verschiedenen Marsorbitern zeigten bereits im Vorfeld der Curiosity-Mission, dass dieser etwa 5.500 Meter hohe Berg über einen ausgeprägten Schichtaufbau verfügt. In den einzelnen Schichten ist – vergleichbar mit den Steilwänden des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona – die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche enthalten.

Anders als in Bohrkernen liegen diese Informationen dabei offen zutage und sind für Curiosity mehr oder weniger leicht einsehbar. Durch eine langsame, mit ausführlichen Analysen von aus geologischer Sicht interessant erscheinenden Ablagerungen verbundene ‚Besteigung‘ des Berges soll diese Geschichte in den kommenden Jahren Schritt für Schritt entschlüsselt werden. Auf diese Weise erhoffen sich die auf die Erforschung des Mars spezialisierten Planetologen Erkenntnisse darüber, wann, wie, warum und in welchem Zeitraum sich das Klima und die Umweltbedingungen auf dem Mars einstmals so dramatisch verändert haben.

Auf dem Weg dorthin: Kurze Untersuchungen
Vor dem Erreichen des geplanten ‚Einstiegspunktes‘ an der Basis des Aeolis Mons lag allerdings noch eine Strecke von mehr als acht Kilometern vor dem Rover. Auf der dabei vorgesehenen Route hatten die beteiligten Wissenschaftler mehrere Stellen ausgewählt, an denen der Rover jeweils mehrtägige Stopps für ausführlichere wissenschaftliche Untersuchungen einlegen soll.

Das wissenschaftliche Ziel dieser Analysen besteht darin, Informationen über die Geologie des Geländes zu sammeln, welches sich zwischen der Region „Glenelg/Yellowknife Bay“ und dem Aeolis Mons befindet. Diese Daten sollen den Wissenschaftlern dabei helfen, die bisher gewonnenen Informationen in einen Kontext zu den Erkenntnissen zu setzen, welche zukünftig bei den geschichteten Gesteinsablagerungen des Zentralberges erlangt werden sollen. Ein spezielles Augenmerk wird dabei auf geologische Strukturen gerichtet, welche offensichtlich durch fließendes Wasser erzeugt beziehungsweise verändert wurden.

Der bisher letzte dieser Wegpunkte, die Region „Kimberley“, wurde am 15. Mai 2014 verlassen. Seitdem hat Curiosity im Rahmen von insgesamt 24 einzelnen Fahrten eine Gesamtstrecke von etwa 1.560 Metern zurückgelegt.

Weite Fahrten in kurzer Abfolge
Die Priorität der an der Mission beteiligten Wissenschaftler und der für die Steuerung von Curiosity verantwortlichen Roverdriver besteht dabei darin, sich möglichst schnell dem vorgesehenen Ankunftspunkt an der Basis des Aeolis Mons zu nähern. Statt die zur Verfügung stehende Zeit und Energie in erster Linie für wissenschaftliche Untersuchungen zu nutzen werden deshalb stattdessen möglichst große Tagesetappen absolviert. Bei einigen der in den letzten Tagen absolvierten Fahrten wurden dann pro Tag auch Strecken von teilweise deutlich mehr als 100 Metern überbrückt.

„Wir können mittlerweile auch längere Fahrten durchführen und dabei das anwenden, was wir zuvor gelernt haben“, so Jim Erickson, der Projektmanager der Curiosity-Mission am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien.
Speziell bezieht sich dies auf den aktuellen Zustand der sechs Räder, mit denen der Rover ausgestattet ist. Jedes dieser Räder verfügt über einen Durchmesser von 51 Zentimetern und eine Breite von 40 Zentimetern. Die lediglich 0,75 Millimeter starken Laufflächen dieser Räder, auf denen das gesamte Gewicht des 899 Kilogramm schweren Rovers lastet, bestehen aus einer Aluminiumlegierung und sind mit verschiedenen Querrippen an den Oberseiten und Ringen an den Innenwänden verstärkt.

Bereits im Rahmen der ausführlichen Tests, welche im Vorfeld der Mission auf der Erde durchgeführt wurden, zeigte sich, dass diese Räder bei ihrem Einsatz auf dem Mars nach einer gewissen Zeit verschiedene Beschädigungen wie zum Beispiel Dellen, aber auch Löcher und Risse aufweisen würden. Diese zu erwartenden Beschädigungen wurden von den für die Planung der Mission verantwortlichen Ingenieuren der NASA als für die Mission nicht bedrohlich eingeschätzt. Auch mit erheblich beschädigten Laufflächen, so zum Beispiel Matt Heverly, der Leiter des Roverdriver-Teams, welches für die Steuerung des Rovers verantwortlich ist, wird Curiosity auch weiterhin in der Lage sein, seine Fahrt fortzusetzen.

Und tatsächlich – schon nach wenigen Fahrten über die Marsoberfläche zeigten sich bereits im Jahr 2012 auf den Laufflächen der Räder einzelne Kratzer und Dellen. In der Folgezeit bildeten sich zudem verschiedene Löcher und teilweise mehrere Zentimeter lange Risse. Diese zuletzt vermehrt auftretenden ‚Abnutzungserscheinungen‘ resultieren laut den Einschätzungen der in die Mission eingebundenen Techniker und Ingenieure daraus, dass Curiosity speziell im vierten Quartal des Jahres 2013 ein Gelände überquerte, auf dessen felsigen Untergrund sich eine Vielzahl zwar nur wenige Zentimeter großer, dafür aber scharfkantiger Steine befand. Beim Überfahren dieser Steine traten dann die Mehrzahl der jetzt zu beobachtenden Beschädigungen auf.

Um die Belastung der Räder in Zukunft möglichst gering zu halten sind die Roverdriver mittlerweile darum bemüht, Curiosity über ein Gelände zu steuern, welches möglichst wenig Steine oder felsigen Untergrund beherbergt. Aus diesem Grund wurde auch die zukünftige Route leicht abgeändert. Auf dem zukünftigen Kurs wird der Rover einen größtenteils sandigen Untergrund überqueren.

„Wenn man einen fremden Planeten erkunden will, dann muss man auch mit Überraschungen rechnen. Die scharfkantigen Steine im Sand waren eine böse Überraschung, Yellowknife Bay dagegen eine gute“, so die Beurteilung von Jim Erickson.

Auch in den kommenden Wochen soll zunächst einmal hauptsächlich gefahren werden, um dem Aeolis Mons möglichst schnell näher zu kommen. Nach der bisher letzten Fahrt, welche erst vor wenigen Stunden erfolgte – hierbei wurden innerhalb von 65 Minuten weitere 42 Meter zurückgelegt – beträgt die Entfernung zu dem Ankunftspunkt noch etwa 3.700 Meter.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 669 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity mehr als 8.000 Meter auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen über 160.000 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: FU Berlin, DLR.

Die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express befindet sich bereits seit mehr als zehn Jahren in einer Umlaufbahn um den Mars und liefert den an dieser Mission beteiligten Wissenschaftlern seitdem regelmäßig eine Vielzahl an Daten und Bildern von der Atmosphäre und speziell von der Oberfläche unseres äußeren Nachbarplaneten. Durch die Auswertung der gewonnene Daten und Fotoaufnahmen ergeben sich für die Planetenforscher wertvolle Einblicke in dessen Entwicklungsgeschichte.

Bei einem der dabei eingesetzten sieben wissenschaftlichen Instrumente an Bord des Marsorbiters handelt es sich um die High Resolution Stereo Camera (kurz „HRSC“). Im bisherigen Missionsverlauf konnte die HRSC-Kamera rund 90 Prozent der Marsoberfläche in einer Qualität abbilden, welche eine wissenschaftlich sinnvolle Auswertung der Aufnahmen ermöglicht. Etwa 61,5 Prozent der Oberfläche konnten dabei sogar mit einer Auflösung von mindestens 20 Metern pro Pixel wiedergegeben werden.

Bei einem der dabei abgebildeten Gebiete handelt es sich um die Region Terra Sirenum – einer auf der südlichen Marshemisphäre gelegenen Hochebene, welche über eine maximale Ausdehnung von bis zu 3.900 Kilometern verfügt. Das Terra Sirenum wartet mit vielfältigen Landschaftsformen auf. Die für deren Entstehung notwendigen geologischen Prozesse sind stellenweise auf engsten Raum abgelaufen. Ein Beispiel hierfür ist das etwa 200 Kilometer durchmessende Atlantis-Becken, in dessen Inneren sich eine zerfurchte Landschaft namens Atlantis Chaos befindet. In einem am gestrigen Tag veröffentlichten Bildmosaik des Atlantis Chaos sind Strukturen erkennbar, welche auf eine früher erfolgte Einwirkung von Wasser hindeuten.

Das Mosaik wurde aus vier Aufnahmesequenzen der HRSC zusammengesetzt, welche die Kamera während der Orbits 6.393, 6.411, 6.547 (in den Jahren 2008/2009) und 12.724 (2014) anfertigte. Aus einer Überflughöhe von mehreren hundert Kilometern wurde dabei eine Bildauflösung von etwa 14 Meter pro Pixel erreicht. Die Aufnahmen geben einen bei etwa 34 Grad südlicher Breite und 183 Grad östlicher Länge gelegenen Ausschnitt der Marsoberfläche wieder. Die dargestellte Landschaft verfügt über eine Ausdehnung von etwa 600 Kilometern in Nord-Süd-Richtung und 250 Kilometern in Ost-West-Richtung. Dies entspricht in etwa der doppelten Größe Österreichs.

Chaotisches Gebiet im Atlantis-Becken
Das Atlantis Chaos ist eine zerfurchte und wild strukturierte Landschaft in dem nahezu kreisrunden Atlantis-Becken, welche sich aus einer Ansammlung von mehreren hundert kleineren Bergspitzen und Tafelbergen zusammensetzt. Vermutlich handelt es sich bei diesen Strukturen um so genannte Zeugenberge, also die Überreste einer einstmals zusammenhängenden Hochebene, welche durch erosive Vorgänge zum größten Teil abgetragen wurden. Die Oberflächen dieser Berge sind mit einem hellen Material überzogen.

Ursprünglich, so die Annahme, wurden feinkörniger Sand und Staubpartikel durch den Wind in das Innere des Beckens verfrachtet, wo sie ein äolisches Sediment bildeten. Diese Sedimentschicht wurde anschließend durch den Einfluss von Wasser verändert. Auf der Erde sind derartige Sedimentdecken auch als Löß bekannt. In China gibt es zum Beispiel Löß-Vorkommen, welche über eine Mächtigkeit von bis zu 400 Metern verfügen.

Hinweise auf ein einstmaliges stehendes Gewässer
Außer dem Atlantis-Becken existieren im Bereich des Terra Sirenum noch mehrere weitere größere Becken, welche vermutlich bereits vor fast vier Milliarden Jahren in der Frühzeit des Mars durch die Einschläge von Asteroiden auf der Marsoberfläche entstanden sind. Die Planetologen vermuten, dass die zum Teil durch Täler miteinander verbundenen Senken dieser Krater einstmals ein zusammenhängendes stehendes Gewässer bildeten. Sollte dies zutreffen, so wäre dieser hypothetische „Eridana-See“ von seiner Ausdehnung her in etwa halb so groß ausgefallen wie das Mittelmeer.

Viele Fragen zur geologischen Geschichte dieser Region sind bisher allerdings noch nicht abschließend beantwortet. So wird zum Beispiel diskutiert, ob die in der Vergangenheit möglicherweise mit Wasser gefüllten und miteinander verbundenen Kraterbecken des Terra Sirenum eventuell auch das Quellgebiet eines Flusses waren, welcher einstmals das markante Ausflusstal Ma’adim Vallis in das Marshochland gegraben hat. Das Ma’adim Vallis hat seinen Ursprung im nordwestlichen Bereich des Terra Sirenum und mündet fast 700 Kilometer weiter nördlich in den 166 Kilometer durchmessenden Gusev-Krater, dem ehemaligen Operationsgebiet des mittlerweile nicht mehr aktiven NASA-Marsrovers Spirit.
Uralte Tonminerale
Das Atlantis-Becken ist durch eine Art Kanal mit einem weiter südlich gelegenen kleineren Becken von 175 Kilometern Durchmesser verbunden. Auch im Inneren dieser Krater-Senke sind einige mit einem hellem Material bedeckte Überreste von Bergen zu erkennen. Mittels verschiedener Spektrometer, welche sich an Bord von Mars Express und dem von der NASA betriebenen Mars Reconnaissance Orbiter befinden, konnten die Marsforscher feststellen, dass es sich bei diesen hellen Ablagerungen um Schichtsilikate handelt.

Da in dem Kristallgerüst dieser Minerale Raum für Wassermoleküle ist, deutet ihr Vorhandensein auf das frühere Vorhandensein von Wasser in diesem Gebiet hin. Vermutlich wurden die vom Wind abgelagerten Löß-Sedimente durch die Einwirkung von Wasser verändert. Das Alter der Schichtsilikate Alter wird von den Wissenschaftlern auf 3,8 Milliarden Jahre geschätzt.

Ein weiterer Hinweis auf die frühere Existenz von Wasser sind die Rinnen an den Abhängen der Senken, durch welche zusätzliche Sedimente in das Innere der Kraterbecken geschwemmt wurden. Die Bergrücken im Osten der beiden Becken (am unteren Rand der verschiedenen Draufsichten erkennbar) lassen eine markante, von Norden nach Süden verlaufende Schichtung von Gesteinen erkennen. Auffallend ist auch eine große Störungszone im Süden der abgebildeten Region (links in den Draufsichten), welche genau durch einen Impaktkrater verläuft. Auch am inneren Rand dieses jüngeren und noch gut erhaltenen Kraters sind Schichten von Gesteinsablagerungen, Hangrutschungen und ausgeprägte Rinnen zu sehen.

Bildverarbeitung und HRSC-Kamera
Die weiter oben gezeigte Nadir-Farbansicht des Atlantis Chaos wurde aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche blickenden Nadirkanal und den vor- beziehungsweise rückwärts blickenden Farbkanälen der HRSC-Stereokamera erstellt. Die perspektivische Schrägansicht wurde aus den Aufnahmen der Stereokanäle der HRSC-Kamera berechnet. Das weiter unten zu sehende Anaglyphenbild, welches bei der Verwendung einer Rot-Cyan- oder Rot-Grün-Brille einen dreidimensionalen Eindruck der Marslandschaft vermittelt, wurde aus dem Nadirkanal und einem Stereokanal der Kamera abgeleitet. Des Weiteren konnten die für die Bildauswertung zuständigen Wissenschaftler aus einer höhenkodierten Bildkarte, welche aus den Nadir- und Stereokanälen der HRSC-Kamera errechnet wurde, ein digitales Geländemodell der abgebildeten Marsoberfläche ableiten.

Das HRSC-Kameraexperiment an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express wird vom Principal Investigator (PI) Prof. Dr. Ralf Jaumann geleitet. Das für die HRSC-Kamera verantwortliche wissenschaftliche Team besteht derzeit aus 52 Co-Investigatoren, welche von 34 Instituten aus elf Ländern stammen.

Die hochauflösenden Stereokamera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt unter der Leitung von Prof. Dr. Gerhard Neukum entwickelt und in Kooperation mit mehreren industriellen Partnern (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH) gebaut. Sie wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Die systematische Prozessierung der Bilddaten erfolgt am DLR. Die Darstellungen der hier gezeigten Mars Express-Bilder wurden von den Mitarbeitern des „Planetary Sciences Group“ des Instituts für Geologische Wissenschaften der FU Berlin in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof erstellt.
Die hier gezeigten Aufnahmen der Region Atlantis Chaos finden Sie auch auf den entsprechenden Internetseiten des DLR und der FU Berlin. Speziell in den dort verfügbaren hochaufgelösten Aufnahmen kommen die verschiedenen Strukturen der Marsoberfläche besonders gut zur Geltung.

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

Nach dem Abschluss seiner Untersuchungen im Bereich der Region „The Kimberley“ (Raumfahrer.net berichtete) setzte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity seine Fahrt am 15. Mai 2014 fort. Seitdem bewegte sich der Rover weiter in die grob westliche Richtung. Im Rahmen der dabei absolvierten 15 Fahrten konnte eine Gesamtstrecke von rund 800 Metern überbrückt werden.

Neben verschiedenen Routinemessungen, für die speziell die Instrumentenkomplexe ChemCam, DAN, RAD und REMS eingesetzt wurden, kamen in den letzten Wochen auch die Kamerasysteme des Rovers zum Einsatz, um das von dem Rover passierte Gebiet zu dokumentieren. Allerdings galt das Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler dabei nicht ausschließlich der vielfältigen Geologie der Marsoberfläche.

Ein Transit des Planeten Merkur
Am 3. Juni 2014 wurde die MastCam, die Hauptkamera des Marsrovers, in den Morgenstunden auch auf die Sonne gerichtet. Dabei konnte ein Durchgang des Merkur, des innersten Planeten unseres Sonnensystems, vor der Sonnenscheibe dokumentiert werden. Bei dieser Beobachtung handelte es sich um den ersten Transit eines Planeten vor dem Zentralgestirn unseres Sonnensystems, welcher von der Oberfläche eines anderen Planeten aus beobachtet wurde. Außerdem ist dies die erste Abbildung des Merkur, welche von der Marsoberfläche aus erfolgte.

Allerdings erscheint der lediglich 4.879 Kilometer durchmessende Merkur aufgrund seiner großen Entfernung zum Mars auf den entsprechenden Aufnahmen nur als ein verschwommener, lichtschwacher Fleck vor der hellen Scheibe unseres Zentralsterns. Merkur nimmt auf den Aufnahmen lediglich ein Sechstel eines Pixels einnimmt. Der Verlauf des Transits entsprach allerdings exakt den zuvor angestellten Berechnungen und erfolgte genau dort, wo er von Curiositys Standort auf der Marsoberfläche aus zu sehen sein sollte.

„Dies ist eine Verbeugung vor der Bedeutung, welche Planetentransits in der Geschichte der Astronomie auf der Erde eingenommen haben“, so Dr. Mark Lemmon von der Texas A&M University in College Station/USA, einem der Mitarbeiter des MastCam-Teams. „Die Beobachtungen von Venustransits wurden genutzt, um die Größe des Sonnensystems zu ermitteln [gemeint ist damit die erstmalige Bestimmung der Entfernung zwischen Erde und Sonne, welche im astronomischen Sprachgebrauch als Astronomische Einheit definiert ist]. Beobachtungen von Merkurtransits dienten der Bestimmung des Durchmessers der Sonne.“

Auf den Aufnahmen sind zudem zwei Sonnenflecken erkennbar, welche in etwa über den gleichen Durchmesser wie die Erde verfügen. Die Bewegung dieser in der Photosphäre der Sonne beheimateten Flecken ist durch die Rotationsbewegung der Sonne bedingt, was zur Folge hatte, dass sich die beiden Flecken während der Beobachtung kaum von der Stelle bewegt haben. Die Bewegung des Merkur ist dagegen deutlich erkennbar.

Planetentransits im Sonnensystem
Der Durchgang eines Planeten vor der Sonnenscheibe lässt sich von einem weiter außen liegenden Planeten aus nur dann beobachten, wenn diese beiden Himmelskörper zusammen mit der Sonne eine exakte Linie bilden. Tritt eine derartige Konstellation ein, so zieht der innere Planet – vom äußeren Planeten aus gesehen – direkt vor der Scheibe der Sonne vorbei. Von der Erde aus betrachtet stellen die Transits der beiden inneren Planeten Merkur und Venus relativ selten zu beobachtende Ereignisse dar.

Vom Mars aus betrachtet erfolgen derartige Transits allerdings häufiger, wobei dann bei einer entsprechenden Stellung der Planeten auch beobachtet werden kann, wie die Erde und der Mond vor der Sonne vorbei ziehen. Der nächste vom Mars aus zu beobachtende Merkurtransit wird so zum Beispiel bereits im April 2015 erfolgen und könnte dann theoretisch gleich von beiden derzeit aktiven Marsrovern verfolgt werden. Curiosity müsste die Sonne hierzu kurz vor dem Sonnenuntergang abbilden. Der mehrere tausend Kilometer auf der Marsoberfläche entfernt aktive Rover Opportunity könnte kurz nach dem Sonnenaufgang entsprechende Aufnahmen erstellen.

Der nächste Venustransit erfolgt dann im August 2030 und könnte eventuell durch den nächsten Marsrover der NASA, den derzeit noch in der Planungsphase befindlichen Rover Mars 2020 dokumentiert werden. Und sollten in den nächsten Dekaden wirklich Menschen die Oberfläche des Mars betreten und dort anschließend auch längerfristig anwesend sein, so könnten diese im November 2084 verfolgen, wie unser Heimatplanet zusammen mit dem Erdmond vor der Scheibe der Sonne vorbeizieht.

Zunächst soll Curiosity jedoch erst einmal die Fahrt fortsetzen und sich dabei weiter der Basis des „Aeolis Mons“, des im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberges, nähern. Durch die Untersuchung der geschichteten Gesteinsablagerungen an den unteren Hängen dieses rund 5.500 Meter hohen Zentralberges erhoffen sich die Planetologen weitere Erkenntnisse über die Umweltbedingungen, welche einstmals auf unserem Nachbarplaneten vorherrschten.

Bis zum Erreichen des vorgesehen ‚Einstiegspunktes‘ muss Curiosity allerdings noch eine Strecke von weiteren rund fünf Kilometern zurücklegen. In den kommenden Wochen sollen dabei auch die Analysen der zuletzt bei der Oberflächenformation „Windjana“ gewonnenen Bodenproben fortgesetzt werden.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 657 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity mehr als 7.300 Meter auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen über 155.000 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, 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, USGS, The Planetary Society.

Bereits Ende April 2014 erreichte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity eine Stelle im Bereich der Bodenformation „The Kimberley“, an der in den folgenden Wochen ausführliche Untersuchungen durchgeführt wurden. Neben den wissenschaftlichen Instrumenten des Rovers kam dabei auch erneut ein Gesteinsbohrer zum Einsatz, mit dessen Hilfe Material von der Marsoberfläche entnommen und anschließend näher analysiert wurde.

Als Ziel für die Untersuchungen wurde eine mit dem Namen „Windjana“ belegte Oberflächenformation aus Sandstein ausgewählt. Nach der erfolgreichen Durchführung einer ‚Testbohrung‘ am 29. April wurde am 6. Mai eine ‚vollständige‘ Bohrung durchgeführt. Das dabei erzeugte Bohrloch verfügte über einen Durchmesser von 1,6 Zentimetern und über eine Tiefe von 6,5 Zentimetern, was der maximalen Kapazität des Bohrsystems von Curiosity entspricht. Nach der Beendigung der Bohrung angefertigte Aufnahmen des Bohrers zeigten, dass dieser bei dem Vorgang keine erkennbaren Beschädigungen erlitt.

Am folgenden Tag wurde der Bereich der Bohrstelle zunächst mit den verschiedenen Kamerasystemen des Rovers eingehend fotografisch dokumentiert. Anschließend kamen das APX-Spektrometer und die ChemCam zum Einsatz, um die mineralogische Zusammensetzung des freigelegten Materials zu bestimmen.

Das im Rahmen der Bohrung an die Oberfläche beförderte pulverförmige Material wurde am 8. Mai zunächst mit dem Bodenprobenaufbereitungssystem CHIMRA (kurz für „Collection and Handling for Interior Martian Rock Analysis“) aufbereitet und gesiebt. Anschließend wurden Teile der so präparierten Bodenprobe an die beiden im Inneren des Rovers befindlichen Instrumentenkomplexe CheMin und SAM weitergeleitet. Diese beiden Analyseinstrumente sind derzeit damit beschäftigt, die exakte mineralogische und chemische Zusammensetzung des freigelegten Materials zu ermitteln.

Die Entschlüsselung der chemischen und mineralogischen ‚Geheimnisse‘ von „Windjana“ wird den auf die Erforschung des Mars spezialisierten Planetologen letztendlich dabei helfen, die umfassenden Prozesse näher zu verstehen, welche vor Jahrmilliarden im Bereich des Gale-Kraters abliefen und dabei zu einer Veränderung der dortigen Oberfläche führten.

Trotzdem haben sich die an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftler dazu entschlossen, im Bereich von „The Kimberley“ keine weiteren Bohrungen durchzuführen. Vielmehr sollte diese Region baldmöglichst in die Richtung des im Inneren des Gale-Kraters, dem Operationsgebiet des Rovers, gelegenen Zentralberges Aeolis Mons verlassen werden. Durch die Untersuchung der geschichteten Gesteinsablagerungen an den unteren Hängen des rund 5.500 Meter hohen Zentralberges erhoffen sich die Planetologen weitere Erkenntnisse über die Umweltbedingungen, welche einstmals auf unserem Nachbarplaneten vorherrschten.
Nach weiteren In-situ-Untersuchungen – unter anderem wurden dabei am 11. Mai mit dem Laser der ChemCam mehrere kleine Löcher in die Wand des Bohrlochs ‚geschossen‘ – verließ Curiosity schließlich am 15. Mai die Region „The Kimberley“ und bewegte sich um etwa 25 Meter in die südliche Richtung. Im Rahmen einer weiteren Fahrt wurden am gestrigen Tag weitere 29 Meter überbrückt. Auch für die kommenden Tage sind weitere Fahrten vorgesehen, mit denen sich Curiosity seinem nächsten Forschungsziel nähern soll.

Während dieser Fahrten werden die Analysen der bisher in den SAM-Instrumentenkomplex und an das CheMin-Instrument gelieferten Bodenproben fortgesetzt. Weiteres bei „Windjana“ entnommenes Material befindet sich zudem im Inneren des CHIMRA und soll in den kommenden Wochen ebenfalls noch zu den beiden Analyseinstrumenten befördert und anschließend untersucht werden. Da diese beiden Instrumente im Betriebsmodus relativ viel Energie verbrauchen werden die entsprechenden Arbeiten größtenteils während der Nachtstunden erfolgen. So ist garantiert, dass der Fahrbetrieb des Rovers nicht beeinträchtigt wird.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 632 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity mit seinen Kamerasystemen 148.698 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. Vertont von Peter Rittinger.

Bereits vor etwa zwei Wochen erreichte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity eine Stelle im Bereich der Bodenformation „The Kimberley“, an der in den kommenden Wochen ausführliche Untersuchungen vorgesehen sind. Neben den wissenschaftlichen Instrumenten des Rovers kommt dabei auch erneut ein Gesteinsbohrer zum Einsatz, mit dessen Hilfe Material von der Marsoberfläche entnommen und anschließend näher analysiert werden soll.

Erstmals wurde der Bohrer dabei bereits am 29. April 2014 eingesetzt, um eine etwa zwei Zentimeter tiefe ‚Testbohrung‘ durchzuführen. Durch diese Bohrung sollte zunächst bestätigt werden, dass das für die Bohrung ausgesuchte Ziel – eine mit dem Namen „Windjana“ belegte Oberflächenformation aus Sandstein – auch wirklich den Anforderungen der an der Mission beteiligten Wissenschaftler entspricht (Raumfahrer.net berichtete). Und dies war offensichtlich der Fall.

„Die Rückstände der Bohrung bei diesem Stein sind dunkler gefärbt und weniger rötlich als bei den beiden vorherigen Bohrungen [im Frühjahr 2013 an anderer Stelle]“, so Dr. Jim Bell von der Arizona State University in Tempe/USA, der stellvertretende leitende Wissenschaftler für die MastCam – die Hauptkamera des Rovers. „Dies deutet darauf hin, dass wir bei einer detaillierten chemischen und mineralogischen Analyse des gewonnenen Materials mithilfe der Instrumente von Curiosity andere Materialien zu Gesicht bekommen werden als zuvor. Wir können die Ergebnisse daher kaum erwarten.“

Da auch die an der Mission beteiligten Ingenieuren keine Einwände erhoben wurde der Bohrer in der Nacht vom 5. auf den 6. Mai dazu eingesetzt, um eine ‚vollständige‘ Bohrung durchzuführen. Da dabei erzeugte Bohrloch befindet sich unmittelbar neben dem Loch der Testbohrung und verfügt über einen Durchmesser von 1,6 Zentimetern und über eine Tiefe von 6,5 Zentimetern, was der maximalen Kapazität des Bohrsystems von Curiosity entspricht.

Das im Rahmen dieser Bohrung an die Oberfläche beförderte pulverförmige Material soll in den kommenden Tagen zunächst mit dem Bodenprobenaufbereitungssystem CHIMRA (kurz für „Collection and Handling for Interior Martian Rock Analysis“) aufbereitet und gesiebt werden. Anschließend werden Teile der so präparierten Bodenprobe an die beiden im Inneren des Rovers befindlichen Instrumentenkomplexe SAM und CheMin weitergeleitet. Diese Analyseinstrumente sollen dann die chemische und mineralogische Zusammensetzung des zu untersuchenden Materials ermitteln.

Zeitgleich sollen auch die restlichen Instrumente des Rovers genutzt werden, um weitere Daten zu sammeln. Die Entschlüsselung der chemischen und mineralogischen ‚Geheimnisse‘ von „Windjana“ wird den auf die Erforschung des Mars spezialisierten Planetologen letztendlich dabei helfen, die umfassenden Prozesse näher zu verstehen, welche vor Jahrmilliarden im Bereich des Gale-Kraters abliefen und dabei zu einer Veränderung der dortigen Oberfläche führten.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 623 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity mit seinen Kamerasystemen 146.973 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.

Erst vor wenigen Tagen erreichte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity eine Stelle im Bereich der Bodenformation „The Kimberley“, an der in den kommenden Wochen ausführliche Untersuchungen vorgesehen sind. Nach dem Abschluss diverser Arbeiten während der letzten Tage, welche der Vorbereitung dieser Analysen dienten, wurde jetzt mit der Durchführung einer weiteren Bohrung begonnen, in deren Rahmen letztendlich Material von der Marsoberfläche entnommen und anschließend durch die wissenschaftlichen Instrumenten des Rovers eingehend untersucht werden soll.

Nach der Auswahl des exakten Ortes für die anstehende Bohrung wurde dieser Bereich in den letzten Tagen zunächst mit der MAHLI-Kamera, dem APX-Spektrometer und der ChemCam eingehend untersucht.

Anschließend kam am 26. April 2014 das „Dust Removal Tool“ zum Einsatz. Hierbei handelt es sich um eine spezielle Bürste, mit der die von Curiosity zu untersuchenden Gesteinsformationen von der obersten Staubschicht befreit werden können. Eine solche Staubschicht, welche unter Umständen seit Jahrmillionen den auftretenden Umweltbedingungen – einschließlich der einfallenden Strahlung – ausgesetzt war, kann die Messergebnisse der anderen Instrumente verfälschen.

„An der ‚gebürsteten‘ Stelle erkennen wir, dass das dort freigelegte Gestein sehr feinkörnig ist und über eine dunklere Färbung als die eigentliche Oberfläche verfügt“, so Melissa Rice vom California Institute of Technology vom wissenschaftlichen Team der Curiosity-Mission. „Einige Stellen des untersuchten Felsens sind anscheinend wiederstandsfähiger gegenüber der örtlich auftretenden Erosion als andere Bereiche.“
Da die ausgewählte Region sowohl den wissenschaftlichen als auch den technischen Anforderungen für eine durchzuführende Bohrung entsprach, wurde an dieser mit dem Namen „Windjana“ belegten Stelle am 29. April der erste Schritt einer weiteren Bohrung durchgeführt.

Wann kann beziehungsweise soll das Bohrsystem zum Einsatz kommen?
Vor dem Einsatz des Bohrsystems von Curiosity muss zunächst bestätigt sein, dass dabei verschiedenen technische und wissenschaftliche Grundvoraussetzungen erfüllt sind. Aus technischer Sicht betrifft dies in erster Linie die aktuell gegebene ‚Standfestigkeit‘ des Rovers und dessen Ausrichtung zu dem angepeilten Ziel.

Curiosity muss über einen ‚festen Stand‘ verfügen – keines der sechs Räder des Rovers darf zum Beispiel zuvor auf der Kante eines größeren Steins zum Stillstand gekommen sein, was eventuell zu einem ‚Abrutschen‘ der Rovers führten könnte – und alle sechs Räder müssen über festen Bodenkontakt verfügen, damit der Rover während einer Bohrung nicht ins Rutschen gerät.

Durch das für den Einsatz des Bohrsystems notwendige Entfalten des Instrumentenarmes erfolgt automatisch eine Gewichtsverlagerung des Rovers, was unter bestimmten Umständen dazu führen könnte, dass der Rover im Rahmen dieses Manövers aufgrund eines unebenen oder ’nicht standsicheren‘ Untergrundes ins Rutschen gerät. Dieses definitiv unerwünschte Szenario kann zum Beispiel dann eintreten, wenn eines der sechs Räder des Rovers auf der Kante eines größeren Steins zum Stehen gekommen ist oder der Boden mehr oder weniger stark geneigt und zudem von einer Sandschicht bedeckt wird.

Um die Möglichkeit eines „Wegrutschens“ des Rovers und eines eventuell dadurch bedingten Bodenkontaktes der Instrumente ausschließen zu können wurde in den letzten Tagen durch die Auswertung verschiedener telemetrischer Daten – welchen Schlupf wiesen die Räder aufgrund eines lockeren Untergrundes während der letzten Fahrt auf – und weiterer Fotoaufnahmen – speziell die MAHLI-Kamera wurde hierbei eingesetzt, um die Räder und den Untergrund abzubilden – die gegenwärtige „Standfestigkeit“ des Rovers ermittelt. Ein solches Abrutschen könnte zu ernsthaften Beschädigungen des Bohrsystems oder gar des gesamten Instrumentenarmes führen.

Außerdem darf die angepeilte Bohrzone keine zu große Neigung in Bezug auf die Marsoberfläche aufweisen. Das Probenentnahmesystem ist von seinem mechanischen Aufbau her so ausgelegt, dass Bohrungen auf einem ebenen Untergrund bis hin zu einer Hanglage mit bis zu 20 Grad Neigung durchgeführt werden können.

Parallel dazu muss das angepeilte Bohrziel auch aus wissenschaftlicher Sicht interessant erscheinen und dabei den Zielen der Mission genügen. Bei diesen Missionszielen handelt es sich in erster Linie um die Suche nach Anzeichen für früher vorhandenes Wasser und die Klärung der Frage, ob eine solche früher einmal „feuchte Umgebung“ Bedingungen lieferte, welche die Entstehung von einfachen Lebensformen ermöglicht haben könnte.

Die beiden zuvor von Curiosity durchgeführten Bohrungen hatten zwei Objekte zum Ziel, welche aus Tongestein bestanden. Tonminerale bilden sich bei nahezu neutralen pH-Werten. Ihr Vorhandensein im Bereich des Gale-Kraters wird als ein ziemlich eindeutiger Hinweis darauf interpretiert, dass sich in diesem Bereich der Marsoberfläche einstmals pH-neutrales Wasser befunden haben muss – und dies über einen auch in geologischen Zusammenhängen betrachtet längeren Zeitraum. Eine solche Umgebung könnte in der Vergangenheit unter bestimmten Umständen die Entstehung von primitiven Lebensformen auf dem Mars begünstigt haben.

Bei der jetzt für die nächste Bohrung ausgesuchten Stelle, welche den Namen „Windjana“ erhielt, handelt es sich dagegen um eine Formation aus Sandstein. Eines der Ziele der jetzigen Analysen besteht in der Untersuchung des Materials, welches die einzelnen Sandkörner „zementiert“ hat und in der Beantwortung der Frage, wie und unter welchen Umweltbedingungen sich aus ehemals lockeren Sandkörnern der Sandstein gebildet hat. Ein besonderer Schwerpunkt dürfte hierbei erneut die Entschlüsselung der Frage einnehmen, welche Rolle dabei das Wasser spielte.

Die Entschlüsselung der Mineralogie von „Windjana“ wird letztendlich dabei helfen, die umfassenden Prozesse näher zu verstehen, welche vor Jahrmilliarden im Bereich des Gale-Kraters abliefen und dabei zu einer Veränderung der dortigen Oberfläche führten. Als ein erster Schritt hierfür setzte Curiosity am 29. April seinen Gesteinsbohrer dazu ein, um eine etwa zwei Zentimeter in die Tiefe führende Bohrung auszuführen. In den kommenden Tagen wird der Rover dann das volle Potential seines Bohrsystems ausschöpfen und eine bis zu sechs Zentimeter tiefe Bohrung durchführen.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 617 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity mit seinen Kamerasystemen 144.620 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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