Mars Express - der Klimageschichte des Mars auf der Spur
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Mission Mars Express

Mars: Dreifachkrater im Land der Sirenen

Donnerstag, 6. April 2017

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  • Blick auf den Dreifachkrater in Terra Sirenum
    Blick auf den Dreifachkrater in Terra Sirenum

    Diese ungefähr 45 Kilometer lange und 24 Kilometer breite Vertiefung in der rechten Bildhälfte besteht aus drei sich überlagernden Einschlagskratern. Sehr wahrscheinlich ist der Dreifachkrater durch einen Asteroiden entstanden, der vor seinem Einschlag in drei Stücke zerbrach.
    Der Dreifachkrater ist von einer charakteristischen mehrlagigen Auswurfdecke umgeben. Um diese zu bilden, muss der Einschlag auf der Oberfläche unter einem flachen Winkel erfolgt und im Untergrund wahrscheinlich Bodeneis vorhanden sein, das beim Einschlag verflüssigt oder verdampft wird und sich mit dem anstehenden Gestein zu einer schlammigen Auswurfmasse vermengt. Norden liegt rechts im Bild.

  • Dreifachkrater in der Region Terra Sirenum
    Dreifachkrater in der Region Terra Sirenum

    Bei diesem Krater handelt es sich sehr wahrscheinlich um einen Dreifachkrater, der durch einen Asteroiden verursacht wurde, der vor seinem Einschlag in drei Stücke zerbrach. Am Boden des Kraters befinden sich geschichtete Ablagerungen. Diese sind auch in vielen weiteren Einschlagskratern in der Umgebung zu finden und lassen darauf schließen, dass über einen längeren Zeitraum in dieser Gegend flüssiges Wasser auf der Marsoberfläche vorhanden war.

  • Anaglyphenbild des Dreifachkraters in der südlichen Hochlandregion Terra Sirenum
    Anaglyphenbild des Dreifachkraters in der südlichen Hochlandregion Terra Sirenum

    Aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und einem der vier schrägblickenden Stereokanäle des vom DLR betriebenen Kamerasystems HRSC auf der ESA-Sonde Mars Express 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 Dreifachkrater (rechte Bildhälfte) ist sehr wahrscheinlich durch einen Asteroiden entstanden, der vor seinem Einschlag in drei Stücke zerbrach. Norden liegt rechts im Bild. In der 3D-Betrachtung treten einige interessante Landschaftsmerkmale plastisch hervor, so zum Beispiel die Auswurfdecke, die sich um die Krater gelegt hat, zahlreiche kleine "Kraterketten", die - als Sekundärkrater bezeichnet - von Gesteinsbrocken erzeugt werden, die bei der Entstehung der großen Krater ausgeworfen wurden.
    Fast genau senkrecht durch die Bildmitte, also in ost-westlicher Richtung, verläuft ein geradliniger Grabenbruch, der zeigt, dass das Hochland von Sirenum Terra auch tektonischen Spannungen ausgesetzt war. Die meisten anderen großen Krater sind schon stark erodiert. Sie haben kaum noch Ränder, die über die Umgebung herausragen und einen flachen Boden, was zeigt, dass Material aus der Umgebung durch Wind- oder Wassertransport ins Innere dieser Krater verfrachtet und als Sedimente abgelagert wurden. Diese Ablagerungen können teilweise aber auch vulkanischen Ursprungs sein.

  • Topographische Übersichtskarte eines Teils der Region Terra Sirenum
    Topographische Übersichtskarte eines Teils der Region Terra Sirenum

    Diese Übersichtskarte zeigt einen Teil der Region Terra Sirenum, eine ausgedehnte, sehr alte Hochlandregion im Südwesten der Vulkanprovinz Tharsis. Es gibt Hinweise darauf, dass in der Marsvergangenheit Grundwasser aus dem Boden austrat und verdunstete. Hydrologische Modellrechnungen für diese Marsregion lassen auf einen ehemals hohen Grundwasserspiegel schließen. Die Farbcodierung des Bildes verdeutlicht Höhenunterschiede der Oberfläche (grün bedeutet tiefliegend, rot bedeutet hochliegend). Die im Artikel beschriebenen Aufnahmen entstammen dem kleinen Rechteck innerhalb des Bildstreifens, der von der HRSC-Kamera während Orbit 16.565 aufgenommen wurde.

  • Falschfarbendarstellung der Topographie des Dreifachkraters in der Region Terra Sirenum
    Falschfarbendarstellung der Topographie des Dreifachkraters in der Region Terra Sirenum

    Aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und den Stereokanälen der HRSC-Kamera werden digitale Geländemodelle der Marsoberfläche in einer Genauigkeit von bis zu zehn Metern pro Bildpunkt (Pixel) berechnet. In diesen farbkodierten Darstellungen lassen sich gut die absoluten Höhen über einem Bezugsniveau, dem Areoiden (vom griechischen Wort für den Mars, Ares, abgeleitet) darstellen, der dem Meeresspiegel auf der Erde entspricht. Anhand der Farbskala oben rechts im Bild können diese Höhenwerte abgelesen werden. Die farblich dargestellten Höhenunterschiede verdeutlichen die Tiefe des Dreifachkraters in der rechten Bildhälfte: Die Tiefe von fast 2000 Metern zeigt, dass diese Krater deutlich jünger als die Krater der Umgebung sind, die allesamt nur noch ein flaches Profil aufweisen und ihre Vertiefung von Sedimenten oder Lavaströmen angefüllt ist. Norden liegt rechts im Bild.

  • Neue Bilder der HRSC-Kamera zeigen drei sich gegenseitig überlagernde Einschlagskrater, die sehr wahrscheinlich durch einen Asteroiden entstanden, der vor dem Aufprall in drei Stücke zerbrach.
  • Auf der Marsoberfläche gab es über einen längeren Zeitraum flüssiges Wasser, was zahlreiche Ablagerungen in den Kratern zeigen.
  • Hydrologische Modellrechnungen für die Marsregion Sirenum Terra lassen auf einen ehemals hohen Grundwasserspiegel schließen.

Die aktuellen Bilder der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betriebenen, hochauflösenden Stereokamera HRSC (High Resolution Stereo Camera) an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express zeigen einen Dreifachkrater in der Region Terra Sirenum auf dem Mars. Am Boden des Kraters befinden sich geschichtete Ablagerungen. Diese sind auch in vielen weiteren Einschlagskratern in der Umgebung zu finden und lassen darauf schließen, dass über einen längeren Zeitraum in dieser Gegend flüssiges Wasser auf der Marsoberfläche vorhanden war.

Wasser hinterließ vielfältige Spuren

Im Nordwesten von Terra Sirenum, einer ausgedehnten, sehr alten Hochlandregion im Südwesten der Vulkanprovinz Tharsis, wurden außerdem Spektralsignaturen von Tonmineralen innerhalb zahlreicher Einschlagskrater und auf den dazwischenliegenden Ebenen gefunden. Ermöglicht wurden diese Detektionen mit den Spektrometern OMEGA an Bord der Mars Express-Mission und CRISM auf dem Mars Reconnaissance-Orbiter der NASA. Sowohl geschichtete Ablagerungen als auch Tonminerale deuten auf ein längeres Einwirken flüssigen Wassers auf den Gesteinsuntergrund hin.

Es gibt Hinweise darauf, dass in der Marsvergangenheit Grundwasser aus dem Boden austrat und verdunstete. Hydrologische Modellrechnungen für diese Marsregion lassen auf einen ehemals hohen Grundwasserspiegel schließen, aus dem stellenweise die tiefer liegenden Senken von Einschlagkratern geflutet wurden. Dies könnte zur Bildung von Seen in den Kraterbecken geführt haben. Die große Vielfalt an heute sichtbaren Mineralspuren und Ablagerungen, bietet Wissenschaftlern die Möglichkeit eine mehr als 3,7 Milliarden Jahre alte durch Wasser veränderte Marslandschaft zu erforschen.

Das alte und das neue Land

In Terra Sirenum - wie im südlichen Hochland generell - gibt es mehr Einschlagskrater an der Oberfläche als in den nördlichen Tiefländern. Die Topographie der Oberfläche ist also älter, auch wenn man im Norden ebenfalls einige große und alte Einschlagskrater sieht, die allerdings von jüngerem Material überdeckt sind. Man nimmt an, dass das Alter der Marskruste in beiden Fällen gleich ist, dass aber im Norden spätere Prozesse die alte Kruste noch mit relativ jüngerem Material überzogen haben. Deswegen scheinen die Ränder der darunterliegenden alten Krater nur noch "verschwommen" durch diese dünne Deckschicht durch, weil sie fast vollständig von Sedimenten überdeckt und zu einem großen Teil abgetragen worden sind. Die eigentliche Oberfläche ist daher im Norden jünger.

Drei auf einen Streich

Auf den ersten Blick wirkt die ungefähr 45 Kilometer lange und 24 Kilometer breite Vertiefung in der rechten (nördlichen) Bildhälfte unspektakulär. Tatsächlich handelt es sich dabei jedoch um drei sich gegenseitig überlagernde Einschlagskrater, die vermutlich durch einen einzigen Asteroiden gebildet wurden, der vor dem Aufprall in drei Meteoritenbruchstücke zerbrach - möglicherweise, weil es ihn beim Durchdringen der Marsatmosphäre zerrissen hat. Für diese Theorie spricht, dass die drei Krater sehr eng beieinander liegen. Die andere Möglichkeit, dass die Krater durch drei zeitlich weiter auseinanderliegende Einschlagsereignisse entstanden sind, ist weniger wahrscheinlich, da alle drei Krater den gleichen Zustand zeigen, also vermutlich gleich lang der Erosion ausgesetzt waren.

Dreifachkrater in der Region Terra Sirenum, Quelle: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Der Dreifachkrater ist von einer charakteristischen mehrlagigen Auswurfdecke umgeben, wobei durch die Überlappung des Auswurfmaterials der drei Krater eine Art "Schmetterlingsform" entstand. Um eine derartige Auswurfdecke zu bilden, muss der Einschlag auf der Oberfläche unter einem flachen Winkel erfolgt und im Untergrund wahrscheinlich Bodeneis vorhanden sein, dass beim Einschlag verflüssigt oder verdampft wird und sich mit dem angrenzenden Gestein zu einer schlammigen Auswurfmasse vermengt. Das führt zu der auf dem Mars häufigen und typischen Form von so genannten 'Rampart-Kratern' (nach dem englischen Wort für Wall, rampart - siehe auch DLR-Bildveröffentlichung vom 5. Juni 2009). In der Farbaufsicht (Bild 1) und im farbkodierten Höhenmodell (Bild 5) ist am rechten oberen Ende des Dreifachkraters eine "verbotene Zone" zu erkennen, wo das Auswurfmaterial fehlt - so genannt, weil durch den Einschlag unter einem flachen Winkel kein Material dorthin verfrachtet werden konnte: Sie zeigt an, dass der Meteorit aus nordwestlicher Richtung kam (Norden ist in diesen Bildern rechts).

  • Bildverarbeitung

    Die Aufnahmen mit der HRSC (High Resolution Stereo Camera) entstanden am 28. Januar 2017 während Orbit 16.565 von Mars Express. Die Bildauflösung beträgt 22 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Die Bildmitte liegt bei etwa 198 Grad östlicher Länge und 27 Grad südlicher Breite. Die Farbaufsicht (Bild 1) wurde aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und den Farbkanälen der HRSC erstellt, die perspektivische Schrägansicht (Bild 2) wurde aus den Stereokanälen der HRSC berechnet. Das Anaglyphenbild (Bild 3), 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 Aufsicht (Bild 5) 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 Marskugel. 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

    Die High Resolution Stereo Kamera 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 52 Co-Investigatoren, die aus 34 Institutionen und 11 Nationen stammen. Die Kamera wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben.

Zuletzt geändert am:
17.05.2017 08:49:13 Uhr

Kontakte

 

Elke Heinemann
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Politikbeziehungen und Kommunikation

Tel.: +49 2203 601-2867

Fax: +49 2203 601-3249
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
Ulrich Köhler
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

DLR-Institut für Planetenforschung

Tel.: +49 30 67055-215

Fax: +49 30 67055-402