8. September 2016

Gab es ei­nen Oze­an auf dem Mars?

Blick auf das Bruchsystem im Einschlagbecken Utopia Planitia
Blick auf das Bruch­sys­tem im Ein­schlag­be­cken Uto­pia Pla­ni­tia
Bild 1/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.

Blick auf das Bruchsystem im Einschlagbecken Utopia Planitia

Die­se Farbauf­sicht wur­de aus dem senk­recht auf die Mar­so­ber­flä­che ge­rich­te­ten Na­dir­ka­nal und den Farb­kanä­len der HR­SC er­stellt. Es zeigt ein Netz­werk rie­si­ger Brü­che in Uto­pia Pla­ni­tia. Neue For­schungs­er­geb­nis­se brin­gen die Bil­dung sol­cher "Po­ly­go­ne" in die­ser Re­gi­on in Ver­bin­dung mit ei­nem ehe­ma­li­gen Oze­an im nörd­li­chen Tief­land des Mars. Ei­ni­ge der Grä­ben wei­sen dunk­le Ab­la­ge­run­gen auf, die sich ent­lang der Gra­beno­ber­kan­te zie­hen. Es ist denk­bar, dass es sich hier­bei um Aus­trit­te dunk­ler, fein­kör­ni­ger Asche­la­gen han­delt. Sie sind vie­ler­orts die Quel­le der auf dem Mars weit ver­brei­te­ten dunk­len Dü­nen­san­de.
Perspektivische Ansicht des Bruchsystems in Utopia Planitia
Per­spek­ti­vi­sche An­sicht des Bruch­sys­tems in Uto­pia Pla­ni­tia
Bild 2/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.

Perspektivische Ansicht des Bruchsystems in Utopia Planitia

Die­se per­spek­ti­vi­sche Schrä­gan­sicht wur­de aus den Ste­reo­kanä­len der vom DLR be­trie­be­nen, hoch­auf­lö­sen­den Ste­reo­ka­me­ra HR­SC (High Re­so­lu­ti­on Ste­reo Ca­me­ra) an Bord der eu­ro­päi­schen Raum­son­de Mars Ex­press be­rech­net. Ein Netz­werk rie­si­ger Brü­che be­deckt das ver­schüt­te­te Ein­schlags­be­cken Uto­pia Pla­ni­tia. Es durch­misst 2000 Ki­lo­me­ter und be­fin­det sich im nörd­li­chen Tief­land des Mars. Die­se als "Po­ly­go­ne" be­zeich­ne­ten Ober­flä­chen­struk­tu­ren las­sen dar­auf schlie­ßen, dass hier einst ein Oze­an exis­tier­te.
Anaglyphenbild eines Teils der Region Utopia Planitia
Ana­gly­phen­bild ei­nes Teils der Re­gi­on Uto­pia Pla­ni­tia
Bild 3/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.

Anaglyphenbild eines Teils der Region Utopia Planitia

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. Das la­by­rinthar­ti­ge Bruch­sys­tem, das auf der Auf­nah­me zu se­hen ist, be­steht aus bis zu zwei Ki­lo­me­ter brei­ten Grä­ben, die kreuz und quer ver­lau­fen und so po­ly­gon­ar­ti­ge Struk­tu­ren mit ei­nem Durch­mes­ser von fünf bis 20 Ki­lo­me­ter bil­den.
Topographische Bildkarte eines Teils der Region Utopia Planitia
To­po­gra­phi­sche Bild­kar­te ei­nes Teils der Re­gi­on Uto­pia Pla­ni­tia
Bild 4/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.

Topographische Bildkarte eines Teils der Region Utopia Planitia

Aus den Ste­reo-Bild­da­ten des HR­SC-Auf­nah­me­sys­tems las­sen sich di­gi­ta­le Ge­län­de­mo­del­le ab­lei­ten, die je­dem Bild­punkt auf der Mar­so­ber­flä­che ei­nen Hö­hen­wert zu­ord­nen. Das Be­zugs­ni­veau für die Hö­hen­wer­te ist das so­ge­nann­te Areo­id, ei­ne ge­dach­te Flä­che glei­cher An­zie­hungs­kraft, die dem Mee­res­s­pie­gel auf der Er­de ent­spricht. An­hand der Farbs­ka­la rechts oben im Bild lässt sich die Ver­tei­lung der Hö­hen­wer­te an­schau­lich ab­le­sen.
Topographische Übersichtskarte über einen Teil der Region Utopia Planitia
To­po­gra­phi­sche Über­sichts­kar­te über ei­nen Teil der Re­gi­on Uto­pia Pla­ni­tia
Bild 5/5, Credit: NASA/JPL/USGS (MOLA); FU Berlin.

Topographische Übersichtskarte über einen Teil der Region Utopia Planitia

Die Auf­nah­men der HR­SC-Ka­me­ra (High Re­so­lu­ti­on Ste­reo Ca­me­ra) ent­stan­den am 21. Ju­ni 2016 wäh­rend Or­bit 15804 von Mars Ex­press. Die Bild­auf­lö­sung be­trägt 15 Me­ter pro Bild­punkt (Pi­xel). Die Bild­mit­te liegt bei et­wa 101 Grad öst­li­cher Län­ge und 39 Grad nörd­li­cher Brei­te. Das Netz­werk rie­si­ger Brü­che in der Re­gi­on Uto­pia Pla­ni­tia wird in Ver­bin­dung mit ei­nem ehe­ma­li­gen Oze­an im nörd­li­chen Tief­land des Mars ge­bracht.

Ein Netzwerk riesiger Brüche bedeckt Utopia Planitia - ein verschüttetes, 2000 Kilometer durchmessendes Einschlagsbecken im nördlichen Tiefland des Mars, das bereits 1976 das Ziel der amerikanischen Landesonde Viking 2 war. Diese als "Polygone" bezeichneten Oberflächenstrukturen lassen darauf schließen, dass hier einst ein Ozean existierte.

Die Bilder stammen vom 21. Juni 2016 und wurden von der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betriebenen, hochauflösenden Ste­reo­ka­me­ra HR­SC(High Resolution Stereo Camera) an Bord der europäischen Raumsonde Mars Express aufgenommen. Das labyrinthartige Bruchsystem, das auf den Aufnahmen zu sehen ist, besteht aus bis zu zwei Kilometer breiten Gräben, die kreuz und quer verlaufen und so polygonartige Strukturen mit einem Durchmesser von fünf bis 20 Kilometer bilden.

Riesige Polygone, "pfannkuchenförmige" Kraterränder und dunkle Gräben

Neue Forschungsergebnisse bringen die Bildung solcher riesigen Polygone (lateinisch für "Vielecke") in der Region Utopia Planitia in Verbindung mit einem ehemaligen Ozean. Es ist denkbar, dass sie sich durch Verfestigung von feinkörnigen Sedimenten auf einem unebenen Untergrund gebildet haben.

Feinkörnige Sedimente wie beispielsweise Schlamm werden in großen stehenden Gewässern wie Ozeanen oder Seen abgelagert. Die frühere Oberfläche, die jetzt durch Sedimente bedeckt ist, könnte einmal ähnlich uneben wie die südlichen Hochländer des Mars gewesen sein. Durch tektonische Prozesse riss dann zu einem späteren Zeitpunkt die Oberfläche auf. Die Polygone sind in Größe und Form ähnlich zu solchen auf der Erde, die im flachen Meer durch die Verdrängung von Wasser in feinkörnigen Ablagerungen entstehen.

Auf den Bildern erkennt man auch einige Einschlagskrater. Die Form der sogenannten Auswurfdecken der Krater in dieser Region kann man als "pfannkuchenartig" beschreiben - diese Form deutet darauf hin, dass es zur Zeit des Einschlags Eis und/oder Wasser im Untergrund gegeben hat. Dieses ist beim Einschlag geschmolzen beziehungsweise ausgetreten und hat sich mit dem herausgeschleuderten Material vermischt, sodass eine schlammige Masse aus dem Krater geflossen ist.

Einige der Gräben weisen dunkle Ablagerungen auf, die sich entlang der Grabenoberkante ziehen. Es ist denkbar, dass es sich hierbei um Austritte dunkler, feinkörniger Aschelagen handelt. Sie sind vielerorts die Quelle der auf dem Mars weit verbreiteten dunklen Dünensande. Auffällig ist auch, dass diese dunklen Linien meist auf der sonnenzugewandten Seite der Abhänge auftreten. Wissenschaftler vermuten daher, dass das Austreten der Aschelagen unter der Deckschicht aus Eis, Geröll und Staub durch die Sonneneinstrahlung begünstigt wird. Demnach sublimiert das Eis an den erwärmten Hangbereichen (es geht also direkt in den gasförmigen Zustand über und entschwindet in die Atmosphäre), wodurch die nun unzementierte Deckschicht aus Geröll und Staub abrutschen oder abgetragen werden kann. In Folge dessen kommen die Aschelagen zum Vorschein.

  • Bildverarbeitung

    Die Aufnahmen mit der HRSC (High Resolution Stereo Camera) entstanden am 21. Juni 2016 während Orbit 15804 von Mars Express. Die Bildauflösung beträgt 15 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Die Bildmitte liegt bei etwa 101 Grad östlicher Länge und 39 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 Aufsicht 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.

  • 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 der Leitung des Principal Investigators (PI) Prof. Dr. Ralf Jaumann besteht aus 52 Co-Investigatoren, die aus 34 Institutionen und elf Nationen stammen. Die Kamera wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Die hier gezeigten Darstellungen wurden von der Planetary Sciences Group an der Freien Universität Berlin erstellt.

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

    Kom­mu­ni­ka­ti­on und Pres­se
    Telefon: +49 2203 601-2867
    Linder Höhe
    51147 Köln
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  • Prof. Dr. Ralf Jaumann
    Freie Uni­ver­si­tät Ber­lin
    In­sti­tut für Geo­lo­gi­sche Wis­sen­schaf­ten
    Pla­ne­to­lo­gie und Fer­ner­kun­dung
    Telefon: +49-172-2355864
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  • Ulrich Köhler
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
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