10. Oktober 2019
Mission Mars Express

Das Flus­stal Nir­gal Val­lis auf dem Mars

Blick auf den westlichen Oberlauf des Tals Nirgal Vallis
Blick auf den west­li­chen Ober­lauf des Tals Nir­gal Val­lis
Bild 1/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Blick auf den westlichen Oberlauf des Tals Nirgal Vallis

Das Tal Nir­gal Val­lis er­streckt sich über ei­ne Län­ge von 700 Ki­lo­me­tern durch das süd­li­che Mars­hoch­land; Nor­den liegt rechts im Bild. Die Form des Haupt­tals und sei­ner auf­fal­lend kur­zen Ne­ben­tä­ler ist, ver­gli­chen mit der Mor­pho­lo­gie von Flus­stä­lern auf der Er­de, et­was au­ßer­ge­wöhn­lich: Der Tal­quer­schnitt ist mar­kant u-för­mig, mit sehr stei­len, meh­re­re hun­dert Me­ter ho­hen Ab­hän­gen an den Sei­ten und ei­nem fla­chen, brei­ten Tal­grund. In­ter­essant sind zwei et­wa an­nä­hernd gleich große, aber un­ter­schied­lich stark ero­dier­te Ein­schlag­kra­ter am rech­ten un­te­ren be­zie­hungs­wei­se lin­ken obe­ren Bild­rand. Sie ha­ben Durch­mes­ser von je­weils 20 Ki­lo­me­tern. Um bei­de Kra­ter sind zum Teil lo­ben­för­mi­ge Aus­wurf­de­cken gut zu er­ken­nen. Die Hoch­lan­de­be­ne, in die sich der Tal­ver­lauf von Nir­gal Val­lis durch den Ab­fluss von Was­ser ge­gra­ben hat, be­steht aus er­starr­ten, dünn­flüs­si­gen vul­ka­ni­schen Flut­ba­sal­ten.
Perspektivische Ansicht eines Teils des Flusstals Nirgal Vallis
Per­spek­ti­vi­sche An­sicht ei­nes Teils des Flus­stals Nir­gal Val­lis
Bild 2/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Perspektivische Ansicht eines Teils des Flusstals Nirgal Vallis

Das Tal Nir­gal Val­lis er­streckt sich über ei­ne Län­ge von 700 Ki­lo­me­tern durch das süd­li­che Mars­hoch­land und zer­schnei­det da­bei al­te La­va-Ab­la­ge­run­gen. Die­se An­sicht zeigt ei­nen et­wa 75 Ki­lo­me­ter lan­gen Ab­schnitt im west­li­chen Ober­lauf des Tals. Sehr gut zu er­ken­nen sind die (et­was über­höht dar­ge­stell­ten) stei­len, meh­re­re hun­dert Me­ter ho­hen Ab­hän­ge zu bei­den Sei­ten des Tals so­wie das u-för­mi­ge Pro­fil von Nir­gal Val­lis. Auf­fal­lend ist fer­ner, dass die Sei­ten­tä­ler ver­gleichs­wei­se kurz sind. Sie ha­ben sich nicht durch den Ab­fluss von Ober­flä­chen­was­ser, son­dern durch rück­schrei­ten­de Ero­si­on in­fol­ge von Was­seraustritt aus ei­nem Grund­was­ser­ho­ri­zont un­ter­halb der obe­ren Ge­län­de­kan­te ent­wi­ckelt. Die Auf­nah­me die­ser Re­gi­on mit der HR­SC (High Re­so­lu­ti­on Ste­reo Ca­me­ra) ent­stand am 16. No­vem­ber 2018 wäh­rend Or­bit 18.818 von Mars Ex­press. Die Bild­auf­lö­sung be­trägt et­wa 14 Me­ter pro Bild­punkt (Pi­xel). Die­se per­spek­ti­vi­sche Schrä­gan­sicht wur­de aus den Ge­län­de­mo­dell­da­ten, den Na­dir- und Farb­kanä­len der HR­SC be­rech­net.
Topographische Bildkarte über einen Teil von Nirgal Vallis
To­po­gra­phi­sche Bild­kar­te über ei­nen Teil von Nir­gal Val­lis
Bild 3/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Topographische Bildkarte über einen Teil von Nirgal Vallis

Aus den, un­ter ver­schie­de­nen Win­keln auf­ge­nom­me­nen Bild­strei­fen des Ka­me­ra­sys­tems HR­SC auf Mars Ex­press wer­den di­gi­ta­le Ge­län­de­mo­del­le der Mar­so­ber­flä­che be­rech­net, die für je­den auf­ge­nom­me­nen Bild­punkt ei­ne Hö­hen­in­for­ma­ti­on bein­hal­ten. Die Farb­ko­die­rung des di­gi­ta­len Ge­län­de­mo­dells (Le­gen­de oben rechts) lässt die Hö­hen­un­ter­schie­de gut er­fas­sen. Das Tal ist in die­sem Be­reich durch­schnitt­lich et­wa 200 bis 250 Me­ter tief.
Topographische Übersicht über die Hochlandregion südöstlich der Valles Marineris
To­po­gra­phi­sche Über­sicht über die Hoch­land­re­gi­on süd­öst­lich der Val­les Ma­ri­ne­ris
Bild 4/5, Credit: MOLA Science Team / FU Berlin

Topographische Übersicht über die Hochlandregion südöstlich der Valles Marineris

Das vom DLR be­trie­be­ne Ka­me­ra­sys­tem HR­SC auf der ESA-Raum­son­de Mars Ex­press fo­to­gra­fier­te wäh­rend Or­bit 18.818 den ein­ge­zeich­ne­ten Auf­nah­me­strei­fen. Die Land­schaft der in die­ser Bild­ver­öf­fent­li­chung ge­zeig­ten Bil­der be­fin­det sich in dem klei­ne­ren Recht­eck. Das Tal Nir­gal Val­lis er­streckt sich ins­ge­samt über ei­ne Län­ge von 700 Ki­lo­me­tern von West nach Ost durch das süd­li­che Mars­hoch­land. Es mün­det schließ­lich in den großen Aus­fluss­ka­nal von Uz­boi Val­lis, der die­sen Teil des zen­tra­len Mars­hoch­lan­des nach Nor­den ent­wäs­ser­te und hier nur am rech­ten Bild­rand an­ge­schnit­ten zu se­hen ist.
3D-Ansicht eines Teils des Nirgal-Tals auf dem Mars
3D-An­sicht ei­nes Teils des Nir­gal-Tals auf dem Mars
Bild 5/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

3D-Ansicht eines Teils des Nirgal-Tals auf dem Mars

Aus dem senk­recht auf die Mar­so­ber­flä­che ge­rich­te­ten Na­dir­ka­nal des vom DLR be­trie­be­nen Ka­me­ra­sys­tems HR­SC auf der ESA-Son­de Mars Ex­press und ei­nem der vier schräg bli­cken­den 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. Nor­den liegt rechts im Bild.
  • Im November 2018 konnte das vom DLR betriebene Kamerasystem HRSC an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express einen etwa 75 Kilometer langen Abschnitt im westlichen Oberlauf des Tals Nirgal Vallis fotografieren.
  • Zeitweise strömte hier ein Fluss, der bis zu 4800 Kubikmeter Wasser pro Sekunde in das Uzboi Vallis entwässerte: Das ist mehr als doppelt so viel Wasser, als durch den Rhein bis in die Nordsee strömt.
  • Die Form des Tals deutet darauf hin, dass es durch aussickerndes Grundwasser entstanden sein könnte. Als Grundwasserquelle käme vor allem schmelzendes Bodeneis in Frage.

Über eine Länge von 700 Kilometern erstreckt sich das Tal Nirgal Vallis durch das südliche Marshochland. Die Form des Haupttals und seiner auffallend kurzen Nebentäler ist, verglichen mit der Morphologie der meisten Flusstälern auf der Erde, außergewöhnlich: Der Talquerschnitt ist markant u-förmig, mit sehr steilen, mehrere hundert Meter hohen Abhängen an den Seiten und einem flachen, breiten Talgrund. Die ESA-Raumsonde Mars Express fotografierte im November 2018 einen etwa 75 Kilometer langen Abschnitt im westlichen Oberlauf des Tals mit dem von Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betriebenen Kamerasystem HRSC.

Nirgal Vallis mündet etwa 400 Kilometer weiter östlich in den großen, von Süden nach Norden verlaufenden Ausflusskanal von Uzboi Vallis. Wissenschaftler haben berechnet, dass der Fluss, der einst durch Nirgal Vallis floss, bis zu 4800 Kubikmeter Wasser pro Sekunde in das Uzboi Vallis entwässerte: Das ist mehr als doppelt so viel Wasser, als durch den Rhein bis in die Nordsee strömt. Zahlreiche Marsforscher nehmen an, dass diese großen, nach Norden abfließenden Wassermassen vor mehreren Milliarden Jahren den nordöstlich gelegenen, 150 Kilometer großen Krater Holden mit einem bis zu 250 Meter tiefen See angefüllt haben.

Das Tal Nirgal Vallis ist das Überbleibsel dieses Flusses, der einst über die Marsoberfläche strömte. Vermutlich tat er das aber nicht permanent, und er führte wohl auch nur sporadisch so große Mengen an Wasser. Das u-förmige Tal ist durch steile Hänge und ebene Talböden gekennzeichnet, wie man es auf der Erde eher als Spuren der Erosion von Gletschern kennt. „Nirgal“ ist in der babylonischen Mythologie die Entsprechung für den (Kriegs-) Gott Mars in der römischen Götterwelt der Antike.

Morphologie der Täler hat nur wenige Entsprechungen auf der Erde

Die kurzen Nebentäler haben die für diese Art von Tälern typischen halbrunden oder kesselförmigen Talanfänge, die den kreisrund angelegten Amphitheatern der Römer ähneln und deshalb auch so bezeichnet werden. Beispiele solcher „amphitheather-förmigen“ Flusstäler finden sich auf der Erde in der Atacamawüste in Chile, auf dem Coloradoplateau in den USA und auf den Hawaiianischen Inseln. Bekannte Beispiele auf dem Mars sind neben Nirgal Valles auch Nanedi Valles.

Das fast 700 Kilometer lange Nirgal Vallis durchschneidet mit seinen Nebentälern alte vulkanische Ebenen. Spuren ehemaliger Lavaströme sind beispielsweise anhand von sogenannten Runzelrücken zu sehen (Mitte Bild 1 zwischen den gegabelten Talarmen und oben Mitte-Rechts), die beim Erkalten und damit einhergehendem Schrumpfen dieser vulkanischen Ablagerungen entstehen.

Der flache Talboden von Nirgal Vallis ist weitgehend mit transversalen Rippeln (zu erkennen an kleinen, parallelen Linien) bedeckt, die eine vorherrschende Windrichtung entlang des Talverlaufs anzeigen. Eine Gruppe kleiner Sanddünen ist auf dem Boden des größeren, nördlich von Nirgal Vallis gelegenen Kraters zu erkennen (Bildrand unten Mitte-Rechts). Da diese Dünen, anders als die transversalen Rippel, aus alter vulkanischer Asche bestehen, erscheinen sie auf diesem Bild dunkel, fast bläulich.

Nirgal Vallis ähnelt Tälern auf der Erde, die durch rückschreitende Erosion infolge von aussickerndem Grundwasser gebildet wurden. Das Fehlen baumartig verzweigter Seitentäler, die das Haupttal speisen, deutet ebenfalls darauf hin. Eine solch lineare Talstruktur ist eher ein Anzeichen dafür, dass die Erosion des Tals nicht durch Niederschlag und Oberflächenabfluss verursacht worden ist.

Mithilfe analoger Laborexperimente konnten Forscher nachweisen, dass eine Bildung von Tälern wie Nirgal Vallis durch aussickerndes Grundwasser auf dem Mars möglich ist. Ein stetiger Sickerwasseraustritt kurz unter der Oberfläche führt zu einer Unterspülung der ohnehin steilen Talanfänge und schließlich zum Einstürzen der Wände. Auf dem Mars kommt vor allem schmelzendes Bodeneis aus Grundwasserquelle in Frage.

Weitere Bilder der HRSC finden Sie in der Mars Express-Bildergalerie auf flickr.

Zur Mars Express-Missionsseite.

  • Bildverarbeitung
    Die systematische Verarbeitung der Kameradaten erfolgte am DLR-Institut für Planetenforschung. Mitarbeiter der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung der Freien Universität Berlin erstellten daraus die hier gezeigten Bildprodukte. Die Aufnahmen mit der HRSC (High Resolution Stereo Camera) entstanden am 16. November 2018 während Orbit 18.818 von Mars Express. Die Bildauflösung beträgt etwa 14 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Die Bildmitte liegt bei etwa 315 Grad östlicher Länge und 27 Grad südlicher Breite. Die Farbaufsicht wurde aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und den Farbkanälen der HRSC erstellt, die perspektivische Schrägansicht wurde aus den Geländemodell-Daten, den Nadir- und Farbkanälen 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 den Stereokanälen 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 Äquipotentialfläche des Mars (Areoid).
  • Das HRSC-Experiment auf Mars Express
    Die High Resolution Stereo Camera, kurz HRSC, 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 50 Co-Investigatoren, die aus 35 Institutionen und 11 Nationen stammen. Die Kamera wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Seit 2004 liefert die Kamera hochauflösende Bilder vom Roten Planeten.
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    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

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  • Prof. Dr. Ralf Jaumann
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  • Dr. Daniela Tirsch
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