29. Oktober 2020
Mission Mars Express

Mar­s­kra­ter weich­ge­zeich­net: Spu­ren ehe­ma­li­ger Ver­glet­sche­rung im süd­li­chen Mars­hoch­land

Blick auf einen Drillingskrater in der Region Noachis Terra auf dem Mars
Blick auf ei­nen Dril­lings­kra­ter in der Re­gi­on No­a­chis Ter­ra auf dem Mars
Bild 1/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Blick auf einen Drillingskrater in der Region Noachis Terra auf dem Mars

Das Bild zeigt drei sich über­la­gern­de Ein­schlags­kra­ter. Der größ­te von ih­nen misst 45, der mitt­le­re et­wa 34 und der kleins­te 28 Ki­lo­me­ter im Durch­mes­ser. Ein Sze­na­rio für die Ent­ste­hung des Kra­ter­dril­lings könn­te ge­we­sen sein, dass ein Me­teo­ro­id beim Ein­tritt in die Mar­sat­mo­sphä­re in min­des­tens drei Tei­le zer­brach, be­vor al­le drei Kör­per nach­ein­an­der hier in die Mar­so­ber­flä­che ein­schlu­gen. Es könn­te je­doch auch Zu­fall ge­we­sen sein, dass drei Pro­jek­ti­le un­ab­hän­gig von­ein­an­der an na­he­zu der­sel­ben Stel­le und in zeit­li­chem Ab­stand auf dem Mars ein­schlu­gen.
Gletscherspuren in einem Drillingskrater im südlichen Marshochland
Glet­scher­spu­ren in ei­nem Dril­lings­kra­ter im süd­li­chen Mars­hoch­land
Bild 2/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Gletscherspuren in einem Drillingskrater im südlichen Marshochland

Der per­spek­ti­vi­sche Blick in den Dril­lings­kra­ter, der sich in der Re­gi­on No­a­chis Ter­ra be­fin­det, lässt deut­lich die Fließ­spu­ren von Block­glet­schern am Bo­den des Kra­ters er­ken­nen. Der dunk­le Fleck im größ­ten Kra­ter stellt ei­ne klei­ne An­samm­lung dunk­ler San­de dar, die an­dern­orts auf dem Mars zahl­rei­che und recht im­po­san­te Dü­nen­fel­der bil­den. Vor al­lem in den bei­den Kra­tern rechts im Bild zeu­gen tief ein­ge­schnit­te­ne Rin­nen von der ero­si­ven Tä­tig­keit ab­flie­ßen­den Was­sers.
Topographische Bildkarte des Drillingskraters in Noachis Terra
To­po­gra­phi­sche Bild­kar­te des Dril­lings­kra­ters in No­a­chis Ter­ra
Bild 3/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Topographische Bildkarte des Drillingskraters in Noachis Terra

Aus den Bild­strei­fen von der Mar­so­ber­flä­che, die das Ka­me­ra­sys­tem HR­SC auf Mars Ex­press un­ter ver­schie­de­nen Win­keln auf­ge­nom­men hat, be­rech­nen Wis­sen­schaft­le­rin­nen und Wis­sen­schaft­ler des DLR und der Frei­en Uni­ver­si­tät Ber­lin di­gi­ta­le Ge­län­de­mo­del­le. Da­bei kann je­dem Bild­punkt ei­ne Hö­hen­in­for­ma­ti­on zu­ge­ord­net wer­den. Die Farb­ko­die­rung des di­gi­ta­len Ge­län­de­mo­dells (Le­gen­de oben rechts) gibt Aus­kunft über die Hö­hen­un­ter­schie­de in die­sem Dril­lings­kra­ter, der öst­lich des Kra­ters Le Ver­ri­er liegt; Nor­den ist im Bild rechts. Es wird er­sicht­lich, dass die drei Kra­ter trotz deut­li­cher An­zei­chen fort­ge­schrit­te­ner Ero­si­on – die Kra­ter­rän­der er­he­ben sich nur noch ge­ring­fü­gig über die um­ge­ben­de Ebe­ne – über 1500 Me­ter tie­fe De­pres­sio­nen im Mars­hoch­land dar­stel­len. Durch Se­di­men­te wur­den al­le drei Kra­ter im In­nern an­ge­füllt: Ur­sprüng­lich hat­ten sie vom Kra­ter­ring bis zum Zen­trum der Kra­ter­sen­ke ei­ne Tie­fe von drei- bis vier­tau­send Me­tern.
3D-Ansicht des Drillingskraters
3D-An­sicht des Dril­lings­kra­ters
Bild 4/5, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

3D-Ansicht des Drillingskraters

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 ei­ne drei­di­men­sio­na­le An­sicht der Land­schaft. Nor­den liegt im Bild rechts. Durch die ho­he Bild­auf­lö­sung lässt sich die To­po­gra­phie in die­sem Ge­biet an­schau­lich er­fas­sen, wie bei­spiels­wei­se die auf­fäl­li­gen li­ni­en­ar­ti­gen Struk­tu­ren auf dem Bo­den des nörd­lichs­ten Kra­ters, die das plas­ti­sche Flie­ßen von schutt­be­deck­ten Block­glet­schern an der Ober­flä­che nach­zeich­nen.
Topographische Übersichtskarte der Umgebung des Drillingskraters in Noachis Terra
To­po­gra­phi­sche Über­sichts­kar­te der Um­ge­bung des Dril­lings­kra­ters in No­a­chis Ter­ra
Bild 5/5, Credit: NASA/JPL (MOLA); FU Berlin

Topographische Übersichtskarte der Umgebung des Drillingskraters in Noachis Terra

Die vom DLR be­trie­be­ne Ste­reo­ka­me­ra HR­SC auf der ESA-Raum­son­de Mars Ex­press fo­to­gra­fier­te am 6. Au­gust 2020 wäh­rend Or­bit 20.982 ei­nen Dril­lings­kra­ter in der süd­li­chen Hoch­land­re­gi­on No­a­chis Ter­ra. Die Süd­halb­ku­gel des Mars weist ei­ne deut­lich hö­he­re An­zahl an Ein­schlags­kra­tern auf als die Nord­he­mi­sphä­re, was das hö­he­re Al­ter die­ser Re­gi­on be­zeugt.
  • Diese Aufnahmen der DLR-Marskamera HRSC (High Resolution Stereo Camera) zeigen einen Drillingskrater in der Region Noachis Terra im südlichen Hochland des Mars.
  • Die Südhalbkugel weist eine deutlich höhere Anzahl an Einschlagskratern auf als die Nordhemisphäre, was das höhere Alter dieser Region bezeugt. Einige der Einschlagskrater in Noachis Terra sind anscheinend „zerflossen“ und fast eingeebnet. Wahrscheinlich spielten Fließbewegungen von Eis im Untergrund dabei eine wichtige Rolle.
  • Die Stereokamera HRSC kartiert seit 2004 im Rahmen der ESA-Mission Mars Express den Roten Planeten in nie dagewesener Auflösung, dreidimensional und in Farbe.
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Planetenforschung

Diese Bilder der High Resolution Stereo Camera (HRSC) zeigen einen seltenen Drillingskrater. Er befindet sich in der Region Noachis Terra im südlichen Hochland des Mars. Die Stereokamera HRSC kartiert seit 2004 im Rahmen der ESA-Mission Mars Express den Roten Planeten in nie dagewesener Auflösung, dreidimensional und in Farbe. Sie wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt und gemeinsam mit deutschen Industriepartnern gebaut. Das DLR-Institut für Planetenforschung betreibt die Kamera. Neben der globalen Topographie liefert Mars Express neue Daten zur Geologie, Mineralogie und Atmosphäre des Mars, um Aufschluss über die Klimageschichte unseres Nachbarplaneten zu erhalten und die Rolle und den Verbleib von Wasser zu klären.

Alter, Entstehung und Geologie

Die Hochlandgebiete der südlichen Marshalbkugel sind von Einschlagskratern übersät. Ihre Anzahl ist im Vergleich zur Nordhalbkugel deutlich höher, was bezeugt, dass ihre Hochebenen zu den ältesten Gebieten des Planeten gehören. Eine dieser Regionen heißt Noachis Terra und gab dem Zeitalter „Noachium“ seinen Namen. Diese Epoche dauerte von circa 4,1 bis 3,7 Milliarden Jahren vor heute und war von einem starken Bombardement durch Meteoriten und Asteroiden geprägt. In dieser Frühphase des Planeten wurden weite Gebiete landschaftlich geprägt, deshalb die Namensgebung nach Noach (hebräisch: Noah), dem Erbauer der Arche im Alten Testament. Die Bilder zeigen drei sich überlagernde Einschlagskrater. Der größte von ihnen misst 45, der mittlere etwa 34 und der kleinste 28 Kilometer im Durchmesser. Ein Szenario für die Entstehung des Kraters könnte gewesen sein, dass ein Meteoroid in mindestens drei Teile zerbrach, bevor alle drei Körper nacheinander in die Marsoberfläche einschlugen.

Es könnte jedoch auch Zufall gewesen sein, dass drei Projektile unabhängig voneinander an nahezu derselben Stelle und in zeitlichem Abstand auf dem Mars einschlugen. Aufgrund der Tatsache, dass um den kleinsten Krater noch Rückstände seiner Auswurfdecke zu erkennen sind, liegt es nahe, dass zumindest dieser kleinere Krater deutlich nach den beiden größeren entstanden sein muss. Deren Auswurfdecken sind längt erodiert und verwischt. Am nördlichen Rand des Krater-Drillings (rechts oben in den Bildern 1, 3, 4) ist noch eine weitere kleine, kreisförmige Struktur zu erkennen, die möglicherweise einen vierten, nun verfüllten Einschlagskrater darstellt.

Mit Sediment und Eis verfüllte Krater

Wie viele andere Einschlagskrater im südlichen Hochland zeigen auch diese drei Krater typische, von der Erosion schon etwas geglättete Ränder sowie seichte und recht ebene Kraterböden, was auf eine Verfüllung mit Sediment hindeutet. Teile der Kraterwände scheinen „zerschmolzen“ und in die Mitte der Kratervertiefung abgesackt zu sein; zahlreiche breite Rinnen durchschneiden die Hänge. Besonders auffällig sind die linienartigen Strukturen auf dem Boden des nördlichsten Kraters (rechts unten in den Bildern 1, 3, 4). Seine Oberflächenmorphologie ähnelt der von irdischen Block- oder Schuttgletschern, die häufig in alpinen oder polaren Regionen vorkommen.

Diese typische Fließstruktur entstand, als die Mischung aus Schutt und Eis eines Gletschers im Krater an einem Durchbruch im inneren Kraterrand in die Mitte des Drillingskraters hangabwärts floss. Der Gesteinsschutt zeichnet dabei die Bewegungen des plastischen Eisstroms im Untergrund nach. Besonders gut wird das auf dem farbkodierten Höhenmodell sichtbar (Bild 3). Der dunkle Fleck im größten Krater stellt eine kleine Ansammlung dunkler Sande dar, die andernorts auf dem Mars zahlreiche und recht imposante Dünenfelder bilden.

Sanfte Geländeformen

Interessante Landschaftsmerkmale zeigt auch die Ebene um die Einschlagskrater, die ebenfalls eine sehr sanfte, geglättete Oberfläche aufweist. Sie ist nicht von unzähligen kleinen und mittelgroßen Einschlagskratern übersät, wie man es für eine Oberfläche dieses Alters auf dem Mars erwarten würde. Auch Sekundärkrater, die entstehen, wenn ausgeworfenes Material in der Umgebung eines frischen Kraters einschlägt, sind nicht zu sehen. Nur eine Handvoll schüsselförmiger, wenig erodierter und daher junger Krater ist dort zu finden. Es scheint so, als ob Krater, die über ein bestimmtes Alter hinausgehen, einer „Schmelze“ unterworfen waren und dass viele der kleineren und mittelgroßen Einschlagskrater, die noch älter waren, dadurch verschwanden. Wahrscheinlich spielte Eis im Marsboden eine Schlüsselrolle bei diesem Prozess der Einebnung.

Wenn kleinere Oberflächenstrukturen in einem eisreichen Boden gebildet werden, können sie durch die Fließbewegung des Eises auch wieder „schmelzen“ – sie lösen sich gewissermaßen auf, wodurch die Oberfläche wieder geglättet wird, wenn dafür genügend Zeit vorhanden ist. Im Englischen spricht man bei diesem für Gletscheraktivität typischen Prozess auf dem Mars von „terrain softening“, was salopp mit „Landschafts-Einweichen“ übersetzt werden kann. Diese Beobachtung zeigt, dass einst große Mengen Wasser auf dem Mars vorhanden waren. Mächtige Eismassen erzeugten gletscherähnliche Fließstrukturen, vor allem in der Noachischen Epoche. Heute ist das meiste Gletschereis längst verdampft und hat die mitgeführten Geröllmassen als Zeugen seiner Fließprozesse, ähnlich wie Gletschermoränen, zurückgelassen. Bodeneis gibt es heutzutage jedoch noch reichlich auf dem Mars. Es wurde 2008 erstmals vor Ort vom Lander Phoenix der NASA in den hohen Breiten des Nördlichen Tieflandes nachgewiesen.

Alle Bilder in hoher Auflösung und weitere Bilder der HRSC finden Sie in der Mars Express-Bildergalerie auf flickr.

  • Bildverarbeitung
    Die Aufnahmen mit der HRSC (High Resolution Stereo Camera) entstanden am 6. August 2020 während Orbit 20.982 von Mars Express. Die Bildauflösung beträgt etwa 15 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Die Bildmitte liegt bei etwa 19 Grad östlicher Länge und 37 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 Geländemodelldaten sowie 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).
    Die HRSC-Kamera wird vom DLR betrieben. Die systematische Prozessierung der Kameradaten erfolgt am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung der Freien Universität Berlin erstellten daraus die hier gezeigten Bildprodukte.
  • Das HRSC-Experiment auf Mars Express
    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 50 Co-Investigatoren, die aus 35 Institutionen und 11 Nationen stammen. Die Kamera wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben.
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    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

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