20. Dezember 2018
Mission Mars Express

Ein Win­ter­traum in Rot und Weiß - der Ko­ro­lev-Kra­ter auf dem Mars

Perspektivischer Blick in den Krater Korolev
Per­spek­ti­vi­scher Blick in den Kra­ter Ko­ro­lev na­he des Mar­s­nord­pols
Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO.

Perspektivischer Blick in den Krater Korolev nahe des Marsnordpols

Das Bild zeigt den 82 Ki­lo­me­ter großen Kra­ter Ko­ro­lev. In sei­nem In­ne­ren be­fin­det sich ein 1800 Me­ter mäch­ti­ger Glet­scher. In ho­hen nörd­li­chen Brei­ten auf dem Mars ist es ex­trem kalt - in der Po­lar­nacht kön­nen die Tem­pe­ra­tu­ren auf weit un­ter mi­nus 100 Grad Cel­si­us fal­len. Süd­lich der dau­er­haf­ten Eis­kap­pe des Nord­pols wer­den man­che Kra­ter zu re­gel­rech­ten „Käl­te­fal­len“, in de­nen sich wäh­rend des gan­zen Jah­res Eis per­ma­nent hält, in­dem sich die Koh­len­di­oxidat­mo­sphä­re über dem Eis­schild ab­kühlt und ein we­nig wie ein Iso­la­tor wirkt. Ent­lang des zwei Ki­lo­me­ter ho­hen Kra­ter­ran­des ha­ben sich eben­falls Frost- und Eis­ab­la­ge­run­gen ge­bil­det, die aber im Lauf der Jah­res­zei­ten sub­li­mie­ren (di­rek­ter Über­gang in den gas­för­mi­gen Zu­stand). Die Blick­rich­tung ist Süd­ost-Nord­west.
  • Bilder der HRSC-Kamera zeigen den Einschlagskrater Korolev auf dem Mars, der das ganze Jahr über mit Wassereis gefüllt ist.
  • Diese gewölbte Eiskuppe bildet einen etwa 2200 Kubikkilometer umfassenden Gletscher aus nicht-polarem Eis auf dem Mars.
  • Wassereis ist im Krater Korolev dauerhaft stabil, weil die Vertiefung eine natürliche Kältefalle darstellt.
  • Wasser gibt es heute auf dem Mars zwar nicht mehr, aber Eis gibt es in durchaus beachtlichen Vorkommen.
  • Schwerpunkt(e): Raumfahrt, Planetenforschung

Dieses Bildmosaik aus Aufnahmen der High Resolution Stereo Camera (HRSC) an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express zeigt den gut erhaltenen Einschlagskrater Korolev auf dem Mars. Er ist das ganze Jahr über mit Wassereis gefüllt. Benannt wurde der Krater nach dem legendären russischen Raketeningenieur und Raumfahrt-Konstrukteur Sergej Pawlowich Koroljow. Die Kamera HRSC auf Mars Express wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betrieben. Die systematische Verarbeitung der Kameradaten erfolgte am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof. Mitarbeiter der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung der Freien Universität Berlin erstellten daraus die hier gezeigten Bildprodukte.

Der 82 Kilometer große Krater Korolev wurde nach Sergej Pawlowich Koroljow (englische Schreibweise: Sergei Pavlovich Korolev) benannt, dem Chefkonstrukteur und Vater der russischen Raumfahrttechnik (1907-1966). Der Ingenieur Koroljow entwickelte die erste russische Interkontinentalrakete R7 - den Vorgänger der modernen Sojus-Raketen, die bis heute im Einsatz sind. Koroljow, der im eigenen Land sowie im Westen nur als "der Chefkonstrukteur" bekannt war, leitete im Anonymen das Raketenprogramm der UdSSR, zunächst mit dem Ziel, interkontinentale ballistische Trägerraketen für nukleare Sprengköpfe zu entwickeln, die aber auch für die zivile Raumfahrt weiterentwickelt wurden: 1957 brachte Koroljow mit einer Semjorka-Rakete im Zuge des Internationalen Geophysikalischen Jahres den ersten künstlichen Satelliten, Sputnik 1 (Russisch für Weggefährte) ins All, und ermöglichte vor allem 1961 den ersten bemannten Raumflug in der Raumkapsel von Wostok 1 mit dem Kosmonauten Juri Gagarin an Bord. In seinen letzten Lebensjahren, bereits schwerkrank, widmete sich Koroljow der Entwicklung der Trägerrakete N1, mit der die Sowjetunion den Wettlauf mit den Amerikanern zum Mond gewinnen sollte. Sein berühmtestes Motto war: "Je einfacher eine Konstruktion ist, desto genialer ist sie. Kompliziert bauen kann jeder."

Bildmosaik des Kraters Korolev
Bildmosaik des Kraters Korolev auf dem Mars
Der gut erhaltene, schüsselförmige Einschlagskrater Korolev befindet sich im nördlichen Marstiefland, das die Nordpoleiskappe umgibt. Der zwei Kilometer unterhalb des Kraterrandes gelegene Kraterboden ist ganzjährig mit einer 1800 Meter mächtigen Ablagerung aus Wassereis bedeckt. Die gewölbte Eiskuppe bildet einen etwa 2200 Kubikkilometer umfassenden Gletscher aus nicht-polarem Eis auf dem Mars. Das Bild ist ein Mosaik aus fünf Einzelaufnahmen der von DLR betriebenen Stereokamera HRSC auf dem ESA-Orbiter Mars Express.
Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.

Ganzjähriges Eisreservoir

Der Einschlagskrater Korolev befindet sich im nördlichen Tiefland des Mars, unweit des großen Dünenfeldes Olympia Undae, das einen Teil der Nordpoleiskappe umgibt. Der zwei Kilometer unterhalb des Kraterrandes gelegene Kraterboden ist ganzjährig mit einer 1,8 Kilometer mächtigen Ablagerung aus Wassereis bedeckt. Diese gewölbte Eiskuppe bildet einen etwa 2200 Kubikkilometer umfassenden Gletscher aus nicht-polarem Eis auf dem Mars. Das ist in etwa ein Zehntel des Volumes der Ostsee. Man kann jedoch davon ausgehen, dass dieser Eismenge einige Anteile Staub beigemischt sind. Kleinere Mengen Wassereis sind in Form von dünnen Frostlagen auf und um den Kraterrand verteilt.

Wasser gibt es heute auf dem Mars zwar nicht mehr, aber Eis gibt es in durchaus beachtlichen Vorkommen. Die beiden Polkappen des Planeten bestehen aus einer Mischung aus Kohlendioxid- und Wassereis, deren Anteil zueinander mit den Jahreszeiten stark schwankt. So bildet sich beispielsweise im Winter eine bis zu zwei Meter mächtige Schicht aus Kohlendioxideis (Trockeneis) auf der bis zu zwei Kilometer mächtigen permanenten Eiskappe am Nordpol, die dann im Sommer wieder sublimiert (direkter Übergang vom festen in den gasförmigen Zustand). Die wechselnden Ausdehnungen der Polkappen können mit Teleskopen und Satellitenbildern sehr gut beobachtet werden. Auch im Marsuntergrund wurde eine beträchtliche Menge an Bodeneis mit Radarmessungen nachgewiesen. Die entsprechende Bodenschicht könnte bis zu 50 Prozent von gefrorenem Wasser durchsetzt sein. Genaue Zahlen gibt es dazu aber noch nicht.

Farbkodierte topographische Bildkarte des Kraters Korolev
Farbkodierte topographische Bildkarte des Kraters Korolev
Aus den unter verschiedenen Winkeln aufgenommenen Bildstreifen des HRSC-Kamerasystems auf Mars Express werden digitale Geländemodelle der Marsoberfläche berechnet, die für jeden aufgenommenen Bildpunkt eine Höheninformation beinhalten. Das Referenzniveau, auf den sich die Höhenangaben beziehen, ist eine Marskugel. Norden ist in der Darstellung oben. Mit der Farbkodierung des digitalen Geländemodells (o. r.) lassen sich die Höhenunterschiede gut erfassen: Das topographische Profil der Region umfasst etwa 3500 Höhenmeter. Der Rand des 82 Kilometer großen Kraters Korolev überragt die Umgebung um etwa 2000 Meter. Die Oberseite des Gletschers im Innern des Kraters befindet sich einige hundert Meter unterhalb des Kraterrandes. Durch Sublimation liegt die 1800 Meter dicke Linse in der schüsselförmigen, etwas mehr als zwei Kilometer tiefen Kraterwölbung.
Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.

Wassereis ist im Krater Korolev dauerhaft stabil, weil die Vertiefung eine natürliche Kältefalle darstellt. Die über dem Eis liegende Luft kühlt ab und ist dadurch schwerer als die wärmere Außenluft. Da Luft ein schlechter Wärmeleiter ist, schirmt sie das Eis von der Umgebung ab. Wenn sie unbeweglich über dem Eis liegt, findet nur eine geringe Erwärmung des Eises durch Wärmeaustausch statt, und die kalte Luft schützt die Eisablagerung vor der Erwärmung und dem Verdampfen. Ein ähnlicher Krater namens Louth mit einer kleineren Eiskuppe, ebenfalls im nördlichen Tiefland gelegen, wurde von der HRSC schon im Februar 2005 aufgenommen. Hier bildete sich eine Lage aus Wassereis auf einem dunklen Dünenfeld, das sich auf dem Kraterboden befindet. Allerdings sind hier die Dimensionen deutlich kleiner: Die Eiskappe im Krater Louth durchmisst etwa 12 Kilometer - der Eisschild in Korolev hat eine Ausdehnung von bis zu 60 Kilometer zu bieten.

Der Nordrand des Kraters Korolev wurde am 15. April 2018 auch von der Kamera CaSSIS an Bord der ESA-Sonde ExoMars TGO aufgenommen, als einem der ersten Orte, die das Kamerasystem auf dem Mars fotografierte - nur wenige Tage, nachdem die HRSC den Krater in Orbit 18042 abbildete. Das ExoMars-Programm der ESA widmet sich der Suche nach Leben auf dem Roten Planeten. Es besteht aus zwei Komponenten: die ExoMars 2016 Mission brachte den Trace Gas Orbiter (TGO) in eine Umlaufbahn um den Mars, verfehlte aber das Ziel, den Lande-Demonstrator Schiaparelli sicher auf der Marsoberfläche abzusetzen. Für 2020 ist der zweite Teil der ExoMars-Mission geplant, mit dem eine Landplattform und ein Rover 2021 in Oxia Planum an der Hochland-Tieflandgrenze des Mars landen soll.

Topographische Übersichtskarte der Umgebung des Kraters Korolev
Topographische Übersichtskarte der Umgebung des Kraters Korolev
Fast die gesamte nördliche Halbkugel des Mars wird von Tiefebenen eingenommen, die in Richtung des Nordpols abfallen, ehe sich am nördlichsten Punkt des Mars die etwa 1000 Kilometer durchmessende Polkappe mit ihrer zweitausend Meter mächtigen Eiskappe erhebt. Während der etwa 350-tägigen Polarnacht sublimiert über ein Viertel des Kohlendioxids in der dünnen Marsatmosphäre und lässt die Polkappe auf eine südliche Ausdehnung von bis zu 68 Grad nördlicher Breite anwachsen. In dieser Zone befindet sich auch der 82 Kilometer große Krater Korolev, der im Laufe der letzten Jahre mehrmals vom ESA-Orbiter Mars Express überflogen und dabei mit dem vom DLR betriebenen Kamerasystem HRSC aufgenommen wurde. Aus den Bilddaten von fünf HRSC-Bildstreifen entstand ein Bildmosaik sowie ein digitales Höhenmodell. Im Inneren von Korolev befindet sich ein permanentes Eisfeld.
Credit: NASA/JPL/MOLA; FU-Berlin
  • Bildverarbeitung
    Das Mosaik besteht aus fünf Orbitstreifen (18042, 5726, 5692, 5654, 1412) und deckt ein Gebiet 161,8 - 168,0 Grad Ost und 71,5 - 73,8 Grad Nord ab. Orbit 18042 wurde am 4. April 2018 aufgenommen. Die Bildauflösung des Farbbildes beträgt etwa 21 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Das Farbmosaik wurde aus den senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanälen der einzelnen Bildstreifen und den Farbkanälen der HRSC erstellt. Die perspektivische Schrägansicht wurde aus den Geländemodell-Daten, den Nadir- und Farbkanälen der HRSC berechnet. 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 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 35 Institutionen und 11 Nationen stammen. Die Kamera wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben.
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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  • Ulrich Köhler
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
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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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  • Dr. Daniela Tirsch
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
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