13. Oktober 2016
Mission Mars Express

Mars - der zwei­ge­teil­te Pla­net

Blick auf das Gebiet der Colles Nili
Blick auf das Ge­biet der Col­les Ni­li
Bild 1/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.

Blick auf das Gebiet der Colles Nili

Eis und Wind ha­ben ih­re Spu­ren in den Col­les Ni­li hin­ter­las­sen, ei­nem Ge­biet, das von vie­len In­sel- oder "Zeu­gen­ber­gen" cha­rak­te­ri­siert ist und den Über­gang von den nörd­li­chen Tiefebe­nen zum meh­re­re tau­send Me­ter hö­her ge­le­ge­nen Mars­hoch­land im Sü­den mar­kiert. Die Tiefebe­ne in der rech­ten (nörd­li­chen) Bild­hälf­te ist weit­flä­chig von ei­ner dün­nen Schicht aus dunk­lem Ma­te­ri­al be­deckt. Da­bei han­delt es sich um vul­ka­nisch ent­stan­de­ne San­de , die der Wind dort­hin ver­frach­tet hat. In dem 15 Ki­lo­me­ter großen Kra­ter ober­halb der Bild­mit­te hat sich ein grö­ße­res Dü­nen­feld ge­bil­det. Die lin­ke, süd­li­che Bild­hälf­te zeigt den Über­gang zum Mars­hoch­land. Zwi­schen den ein- bis zwei­tau­send Me­ter ho­hen Hü­geln ha­ben von Ge­steins­schutt be­deck­te Eiss­trö­me die Land­schaft mit strom­li­ni­en­för­mi­gen und par­al­lel ver­lau­fen­den Mo­rä­nen ge­stal­tet.
Eiszeitliche Spuren zwischen den Colles Nili
Eis­zeit­li­che Spu­ren zwi­schen den Col­les Ni­li
Bild 2/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.

Eiszeitliche Spuren zwischen den Colles Nili

Die "Hü­gel des Nils", die Col­les Ni­li, mar­kie­ren den Über­gang vom nörd­li­chen Tief­land auf dem Mars zum Hoch­land im Sü­den. Die per­spek­ti­vi­sche An­sicht zeigt zahl­rei­che In­sel- oder "Zeu­gen­ber­ge": von der Ero­si­on ab­ge­schlif­fe­ne Berg­kup­pen, die ein- bis zwei­tau­send Me­ter hoch sind. Zwi­schen die­sen Über­bleib­seln des sich einst bis hier in den Nor­den er­stre­cken­den Hoch­lands, sind zahl­rei­che Spu­ren von Eiss­trö­men zu er­ken­nen. Sie ha­ben große Men­gen an Ge­steins­schutt mit­ge­führt und nach dem Rück­gang der Ver­glet­sche­rung ab­ge­la­gert. Die dunk­le Fär­bung in der lin­ken Bild­hälf­te rührt von dunk­len Ab­la­ge­run­gen vul­ka­ni­scher Asche her, die vom Wind dort­hin ver­frach­tet wur­de.
Anaglyphenbild der Colles Nili
Ana­gly­phen­bild der Col­les Ni­li
Bild 3/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.

Anaglyphenbild der Colles Nili

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. In der lin­ken Bild­hälf­te sind zahl­rei­che In­sel- oder "Zeu­gen­ber­ge" zu se­hen. Sie stel­len Über­res­te der sich im Sü­den (au­ßer­halb des Bil­des) an­schlie­ßen­den Hoch­ebe­ne dar, die durch die Ak­ti­vi­tät von Eis und mög­li­cher­wei­se auch Was­ser ero­diert und ab­ge­tra­gen wur­de. Zwi­schen den ein­zel­nen Ber­gen sind viel­fäl­ti­ge Spu­ren der Ero­si­on und Ab­la­ge­rung von Eiss­trö­men zu er­ken­nen, die große Men­gen an Ge­steins­schutt, Sand und Staub mit sich ge­führt ha­ben. In­ter­essant sind in der 3D-Be­trach­tung auch die un­ge­wöhn­lich ero­dier­ten, wul­st­ar­ti­gen Rän­der ei­ni­ger Ein­schlags­kra­ter.
Falschfarbendarstellung der Topographie der Colles Nili
Falsch­far­ben­dar­stel­lung der To­po­gra­phie der Col­les Ni­li
Bild 4/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.

Falschfarbendarstellung der Topographie der Colles Nili

Aus dem senk­recht auf die Mar­so­ber­flä­che ge­rich­te­ten Na­dir­ka­nal und den Ste­reo­kanä­len der HR­SC-Ka­me­ra las­sen sich di­gi­ta­le Ge­län­de­mo­del­le der Mar­so­ber­flä­che in ei­ner Ge­nau­ig­keit von bis zu zehn Me­tern pro Bild­punkt (Pi­xel) ab­lei­ten. In die­sen farb­ko­dier­ten Dar­stel­lun­gen las­sen sich gut die ab­so­lu­ten Hö­hen über ei­nem Be­zugs­ni­veau, dem Areoi­den (vom grie­chi­schen Wort für den Mars, Ares, ab­ge­lei­tet) dar­stel­len. An­hand der Farbs­ka­la oben rechts im Bild kön­nen die­se Hö­hen­wer­te ab­ge­le­sen wer­den. Die farb­lich dar­ge­stell­ten Hö­hen­un­ter­schie­de zei­gen deut­lich den Be­ginn des Über­gangs von den nörd­li­chen Tiefebe­nen (rechts im Bild) in ein Ge­biet mit leb­haf­ter To­po­gra­phie und zahl­rei­chen ein- bis zwei­tau­send Me­ter ho­hen "Zeu­gen­ber­gen". Die­se wa­ren einst Be­stand­teil des sich wei­ter im Sü­den be­fin­den­den (links au­ßer­halb des Bil­des) Mars­hoch­lan­des und wur­den nicht voll­stän­dig von der Ero­si­on ab­ge­tra­gen.
Colles Nili - Zeugenberge am Übergang vom Mars-Hochland zur Tiefebene
Col­les Ni­li - Zeu­gen­ber­ge am Über­gang vom Mars-Hoch­land zur Tiefebe­ne
Bild 5/5, Credit: NASA/JPL/MOLA; FU Berlin.

Colles Nili - Zeugenberge am Übergang vom Mars-Hochland zur Tiefebene

Ei­nes der mar­kan­tes­ten to­po­gra­phi­schen Merk­ma­le des Mars ist sei­ne aus­ge­präg­te Di­cho­to­mie, ei­ne Zwei­tei­lung in ein äl­te­res, von Kra­tern über­sä­tes Hoch­land süd­lich des Äqua­tors, und ei­ne Tiefebe­ne im Nor­den des Pla­ne­ten. Der Über­gang zwi­schen dem Tief­land im Nor­den und den Hoch­ebe­nen ist meist durch ei­ne stei­le Ge­län­de­kan­te mar­kiert, in de­ren Vor­land sich zahl­rei­che In­sel- oder "Zeu­gen­ber­ge" be­fin­den, die Über­res­te des Hoch­lands dar­stel­len und der Ero­si­on län­ger wi­der­ste­hen konn­ten. Wie in den hier vor­ge­stell­ten Bil­dern der Col­les Ni­li, den "Hü­geln des Nils", sind ent­lang der Di­cho­to­mie­gren­ze häu­fig die Spu­ren der Ak­ti­vi­tät von Glet­schern und Eis zu be­ob­ach­ten, die ei­ne star­ke Ver­ei­sung in der Ver­gan­gen­heit auf­zei­gen.

Diese Bilder der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betriebenen, hochauflösenden Stereokamera (High Resolution Stereo Camera) an Bord der europäischen Raumsonde Mars Express zeigen die Region Colles Nili. Die "Hügel des Nils" liegen direkt an der sogenannten Dichotomiegrenze des Mars. Diese trennt das Tiefland im Norden vom südlich gelegenen Hochland.

Die topographische Zweiteilung (griechisch: Dichotomie) in ein nördliches Gebiet mit Tiefebenen und ein älteres, südliches Hochland mit zahlreichen Einschlagskratern ist eines der auffälligsten Merkmale unseres Nachbarplaneten. Die Ursache dafür ist noch nicht geklärt. Einige Wissenschaftler halten es für denkbar, dass die Nordhalbkugel des Mars vor mehr als vier Milliarden Jahren von einem großen Planetoiden (Kleinplanet) wie von einem Streifschuss getroffen wurde und dabei mehrere Kilometer der jungen Gesteinskruste "abrasiert" wurden. Die Dichotomiegrenze besteht vielerorts aus einer Steilkante, die einen topographischen Unterschied von einigen Kilometern zwischen den Hochebenen der Südhemisphäre und der tiefgelegenen Nordhemisphäre des Mars markiert.

An der Dichotomiegrenze waren Gletscher aktiv

Die Colles Nili befinden sich direkt am Fuß der Steilkante und bilden eine Ansammlung von eintausend bis zweitausend Meter hohen Bergen mit weichen Geländeformen, die wahrscheinlich schon stark erodierte Überreste der sich im Süden anschließenden alten Hochebene darstellen. Die in der Landschaft verteilten Hügel sind umgeben von weichen, welligen Ablagerungen, die im englischen Fachjargon als Lobate Debris Aprons (in etwa: zungenförmige Schutthalden) bezeichnet werden: Ströme aus Gesteinsschutt und Eis haben sich hangabwärts bewegt und dabei Hindernisse im Gelände umströmt, ehe sie zum Stillstand gekommen sind. Außerdem kann man zwischen den Hügeln Ablagerungen beobachten, die ein linienförmiges Muster auf der Oberfläche zeigen und als Lineated Valley Fill (in etwa: linierte Talfüllung) bekannt sind. Auch sie entstehen, wenn eine Masse aus Gestein, Eis und Staub an sich gegenüberliegenden Hängen langsam hinabrutschen, sich am Talboden treffen und einander überlappen.

Sowohl Lobate Debris Aprons als auch Lineated Valley Fills bestehen wahrscheinlich aus schuttbedeckten Eisströmen, sogenannten Blockgletschern, und kommen entlang der gesamten Dichotomiegrenze auf dem Mars vor. Diese eiszeitlichen Ablagerungen könnten sich durch den Zusammenbruch einer regionalen, zurückweichenden Eisdecke gebildet haben, die dann mehr und mehr von seitlich auf das Eis rutschendem Gesteinsschutt bedeckt wurde. Eventuell gab es über die letzten hunderte Millionen Jahre mehrere Episoden von Gletscheraktivität in dieser Region. Das dunkle Material, das die Hügel und Ebenen stellenweise überdeckt, ist Sand vulkanischen Ursprungs, der sich zu Dünen auftürmen kann, gut zu sehen innerhalb des großen Einschlagskraters.

  • Bildverarbeitung

    Die Aufnahmen mit der HRSC (High Resolution Stereo Camera) entstanden am 29. Mai 2016 während Orbit 15.727 von Mars Express. Die Bildauflösung beträgt 15 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Die Bildmitte liegt bei etwa 60 Grad östlicher Länge und 36 Grad nördlicher 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 4) beruht auf einem digitalen Geländemodell (DTM) der Region, von dem sich die Topographie der Landschaft ableiten lässt.

  • 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)

    Po­li­tik­be­zie­hun­gen und Kom­mu­ni­ka­ti­on
    Telefon: +49 2203 601-2867
    Fax: +49 2203 601-3249
    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
    Malteserstr. 74-100
    12249 Berlin
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  • Ulrich Köhler
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
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