Raumfahrt

Mega-Fluten auf dem Roten Planeten

Donnerstag, 2. März 2017

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  • Blick auf die Flussmündung der Kasei%2dTäler auf dem Mars
    Blick auf das Mündungsgebiet der Kasei Valles

    Blick auf die Flussmündung der Kasei-Täler auf dem Mars. Historische Mega-Fluten zerschnitten dieses Gebiet bevor sie schließlich in die Chryse-Ebene strömten. Der Einschlagskrater Worcester, mit einem Durchmesser von etwa 25 Kilometern der größte im Bildausschnitt sichtbare Krater, hat der Erosionskraft der Überflutungen standgehalten. An einigen Stellen wurde sein Auswurfmaterial abgetragen, stromabwärts blieb es zu großen Teilen erhalten. Dadurch bildete sich eine stromlinienförmige Insel, die heute noch die ehemalige Fließrichtung von Nordwest nach Südost erkennen lässt. Norden liegt rechts im Bild.

  • Der Worcester%2dKrater im Gebiet von Kasei Valles
    Der Worcester-Krater im Gebiet von Kasei Valles

    Der Einschlagskrater Worcester (obere Bildhälfte) hat der Erosionskraft der Fluten widerstanden, die die Kasei-Täler geformt haben. Ein Großteil seiner Auswurfdecke wurde zwar abgetragen, doch stromabwärts sind Teile davon noch nahezu vollständig erhalten. Die lobenartig geformte Auswurfdecke des Kraters im Vordergrund des Bildes weist darauf hin, dass bei diesem Einschlag Wasser und Bodeneis mobilisiert wurden und sich mit dem Auswurfmaterial zu einer Art Schlammstrom verbanden.

  • Anaglyphenbild des Kraters Worcester im Mündungsgebiet der Kasei Valles
    Anaglyphenbild des Kraters Worcester im Mündungsgebiet der Kasei Valles

    Aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal des vom DLR betriebenen Kamerasystems HRSC auf der ESA-Sonde Mars Express und einem der vier schrägblickenden Stereokanäle lassen sich sogenannte Anaglyphenbilder erzeugen. Sie ermöglichen bei der Verwendung einer Rot-Blau- oder Rot-Grün-Brille einen realistischen, dreidimensionalen Blick auf die Landschaft.
    Der Einschlagskrater Worcester (linke Bildhälfte) hat der Erosionskraft der Fluten widerstanden, die die Kasei-Täler geformt haben. Norden liegt rechts im Bild.

  • Topographische Übersichtskarte des Mündungsgebiets der Kasei Valles
    Topographische Übersichtskarte des Mündungsgebiets der Kasei Valles

    Diese Übersichtskarte zeigt einen Teil der Tiefebene Chryse Planitia und die Übergangszone zu den Hochebenen Tempe Terra und Lunae Planum (linker Bildrand). Hier mündet das Talsystem Kasei Valles, das sehr wahrscheinlich durch mehrere gigantische Fluten entstanden ist, in das nördliche Tiefland. Die Farbcodierung des Bildes verdeutlicht Höhenunterschiede der Oberfläche (blau bedeutet tiefliegend, gelb bedeutet hochliegend). Die im Artikel beschriebenen Aufnahmen entstammen dem kleinen Rechteck innerhalb des Bildstreifens, der von der Kamera HRSC während Orbit 15714 aufgenommen wurde.

  • Farbkodierte Topographie des  Kasei Valles%2dMündungsgebiets
    Farbkodierte Topographie des Kasei Valles-Mündungsgebiets

    Aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und den Stereokanälen der Kamera HRSC lassen sich digitale Geländemodelle der Marsoberfläche in einer Genauigkeit von bis zu zehn Metern pro Bildpunkt (Pixel) ableiten. In dieser farbkodierten Darstellungen lassen sich gut die absoluten Höhen über einem Bezugsniveau, in diesem Fall eine Kugel, darstellen. Anhand der Farbskala oben rechts im Bild können diese Höhenwerte abgelesen werden.
    Die farblich dargestellten Höhenunterschiede zeigen deutlich die von den gigantischen Flutereignissen bewegten Reste der Auswurfdecke des Kraters Worcester in der linken Bildhälfte. Norden liegt rechts im Bild.

  • Das Talsystem der Kasei Valles entstand durch mehrere gigantische Fluten und nicht durch den kontinuierlichen Abfluss von Oberflächenwasser.
  • Die Kartierung der Marsoberfläche mit der Kamera HRSC ermöglicht den Forschern einen Blick auf die gesamte Topographie des Planeten und damit Rückschlüsse auf seine geologische und klimatische Entwicklung.
  • Mittlerweile hat die vom DLR betriebene Kamera 92 Prozent der Marsoberfläche mit einer räumlichen Auflösung von 10 bis 30 Metern erfasst.

Einst strömten hier gewaltige Wassermassen über die Oberfläche und formten eines der größten Talsysteme des Mars - die Kasei Valles. Diese Bilder der Kamera HRSC zeigen einen Ausschnitt des Mündungsgebiets dieses Ausflusskanalsystems, das am Übergang von der Tiefebene Chryse Planitia zum Marshochland liegt. Die hochauflösende Stereokamera HRSC (High Resolution Stereo Camera) wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betrieben und befindet sich an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express, die seit Dezember 2003 den Mars umkreist. Hauptaufgabe des Kameraexperiments ist die globale topographische Kartierung des Planeten in hoher Auflösung, in Farbe und in 3D.

Einblicke in die geologische und klimatische Entwicklung dank HRSC-Bilder

"Unsere Kamera hat mittlerweile über 92 Prozent der Marsoberfläche mit einer räumlichen Auflösung von 10 bis 30 Metern erfasst", so Prof. Ralf Jaumann, DLR-Planetenforscher und wissenschaftlicher Leiter des HRSC-Experiments. "Die HRSC bildet die gesamte Planetenoberfläche systematisch in der dritten Dimension und in Farbe ab. Das ist bei einer Weltraummission bisher einmalig. Die Aufnahmen ermöglichen uns Forschern, wichtige Erkenntnisse über die geologische und klimatische Geschichte des Roten Planeten zu gewinnen."

Die HRSC-Bilder zeigen einen Teil des Mündungsgebiets der Kasei-Täler, in dem sich mehrere Einschlagskrater befinden. Das weitläufige Kanalsystem erstreckt sich über fast zweitausend Kilometer - das ist deutlich länger als der Rhein - von seiner Quellregion in Echus Chasma, nördlich des Grabenbruchs Valles Marineris am Marsäquator, bis zu seiner Mündung in Chryse Planitia in der nördlichen Tiefebene. Vor rund 3,6 und 3,4 Milliarden Jahren gab es mehrere Flutereignisse, die dieses Talsystem entstehen ließen.

Die Täler in der Region Kasei Valles verlaufen über lange Strecken recht gradlinig. Das lässt darauf schließen, dass diese durch einzelne gigantische Flutereignisse geformt wurden und nicht durch den kontinuierlichen Abfluss von Oberflächenwasser. Denn dann wäre ihr Verlauf gewundener - wie wir es von Tälern großer Flüsse und Ströme auf der Erde kennen. Wahrscheinlich brachen enorme Mengen geschmolzenen Grundeises zur Oberfläche durch und schürften bei ihrem Abfluss diese Täler aus. Ursache für dieses plötzliche Schmelzen des Eises könnte Hitze sein, die von vulkanischen Zentren ausging und das Gestein und damit auch das in Hohlräumen gespeicherte Eis in der Umgebung solcher "Hotspots" erwärmte.

Krater widersteht der Erosion der Fluten

Der Einschlagskrater Worcester (benannt nach einer Stadt im USA-Bundesstaat New York), mit einem Durchmesser von etwa 25 Kilometern der größte im Bildausschnitt sichtbare Krater, hat der Erosionskraft der Megafluten in Kasei Valles zum Großteil standgehalten. Zum einen bildet der Krater mit seinen anderthalb Kilometer hohen Rand ein hohes morphologisches Hindernis inmitten des Ausflusstals, zum anderen wurde durch den Einschlag das getroffene Gestein massiv verdichtet und hielt deshalb den erosiven Kräften der Fluten besser stand als das weniger kompakte anstehende Material der Umgebung. An einigen Stellen wurde das beim Einschlag um den Krater abgelagerte Auswurfmaterial abgetragen, anderswo blieb es erhalten. Dadurch bildete sich stromabwärts eine stromlinienförmige Insel, die heute noch die ehemalige Fließrichtung des Wassers von West nach Ost (in der Bildern 1, 3 und 4 von oben rechts nach unten links) erkennen lässt. Die terrassenförmigen Absätze am Rand zeigen an, wie hoch die Wasserstände bei den verschiedenen Flutereignissen waren. Zum Vergleich: Der bei einem Einschlag vor 15 Millionen Jahren in Süddeutschland entstandene Rieskrater hat ähnliche Abmessungen wie der Krater Worcester - der aber viele hundert Millionen Jahre älter ist, vielleicht sogar über eine Milliarde Jahre alt ist. Der Rand des Rieskraters ist jedoch in den "nur" 15 Millionen Jahren seiner Existenz sehr stark abgetragen wurde.

Ein kleinerer, namenloser Einschlagskrater, der nördlich (im Bild rechts) neben dem Krater Worcester liegt, zeigt die Beschaffenheit des Talbodens an: Seine lobenartig geformte Auswurfdecke weist auf einen wasser- und eishaltigen Untergrund hin. Durch den Einschlag vermischte sich das Gestein mit Wasser und verdampfendem Eis, was den Auswurfmassen viel stärker die Eigenschaften eines flüssigen Mediums verlieh. Im Gegensatz dazu deutet die strahlenförmige Auswurfdecke des nördlichsten Kraters im Bild, der sich auf einem plateauartigen Restberg (am rechten Bildrand der Bilder 1, 3 und 4) befindet, auf einen trockenen Gesteinsuntergrund hin. Terrassen und kleine baumartig verzweigte (dendritische) Kanäle am Fuß des einen Kilometer hohen Restbergs zeigen unterschiedliche Wasserstände während zahlreicher Flutereignisse an, welche die Landschaft geprägt haben.

  • Bildverarbeitung

    Die Aufnahmen mit der HRSC (High Resolution Stereo Camera) entstanden am 25. Mai 2016 während Orbit 15714 von Mars Express. Die Bildauflösung beträgt 15 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Die Bildmitte liegt bei etwa 309 Grad westlicher Länge und 27 Grad nördlicher Breite. Die Farbaufsicht wurde aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und den Farbkanälen der HRSC erstellt. Die perspektivische Schrägansicht wurde aus den Stereokanälen der HRSC berechnet. Das Anaglyphenbild, das bei Betrachtung mit einer Rot-Blau- oder Rot-Grün-Brille einen dreidimensionalen Eindruck der Landschaft vermittelt, wurde aus dem Nadirkanal und einem Stereokanal abgeleitet. Die in Regenbogenfarben kodierte Draufsicht beruht auf einem digitalen Geländemodell (DTM) der Region, von dem sich die Topographie der Landschaft ableiten lässt. Der Referenzkörper für das HRSC-DTM ist eine Kugel. Mitarbeiter der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung der Freien Universität Berlin erstellten die hier gezeigten Ansichten. Die systematische Prozessierung der Daten erfolgte am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof.

  • Das HRSC-Experiment auf Mars Express

    Die High Resolution Stereo Camera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt und in Kooperation mit industriellen Partnern gebaut (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH). Das Wissenschaftsteam unter Leitung des Principal Investigators (PI) Prof. Dr. Ralf Jaumann besteht aus 51 Co-Investigatoren, die aus 34 Institutionen und 11 Nationen stammen. Die Kamera wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Seit 2004 liefert die Kamera hochauflösende Bilder von dem Roten Planeten.

 

Zuletzt geändert am:
02.03.2017 13:35:58 Uhr

Kontakte

 

Ulrich Köhler
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

DLR-Institut für Planetenforschung

Tel.: +49 30 67055-215

Fax: +49 30 67055-402
Prof. Dr. Ralf Jaumann
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Planetenforschung, Planetengeologie

Tel.: +49 30 67055-400

Fax: +49 30 67055-402
Elke Heinemann
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Kommunikation, Gruppenleitung Crossmedia

Tel.: +49 2203 601-2867

Fax: +49 2203 601-3249