17. Dezember 2020
Mission Mars Express

Weih­nachts­grü­ße vom Mars

Blick auf den Marsengel mit großem Herz am Südpol
Blick auf den Mar­sen­gel mit großem Herz am Süd­pol
Bild 1/6, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Blick auf den Marsengel mit großem Herz am Südpol

Seit Ja­nu­ar 2004 kar­tiert das vom DLR-In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung be­trie­be­ne Ka­me­ra­sys­tem HR­SC (High Re­so­lu­ti­on Ste­reo Ca­me­ra) auf der ESA-Raum­son­de Mars Ex­press den Mars in ho­her Auf­lö­sung, in Far­be und in „3D“. In Auf­nah­men, die am 8. No­vem­ber 2020 wäh­rend Or­bit 21.305 auf­ge­zeich­net wur­den, scheint ei­ne bis heu­te un­be­kann­te, na­he­zu hun­dert Ki­lo­me­ter große En­gels­fi­gur na­he des Mars-Süd­pols die Er­de aus ge­gen­wär­tig et­wa 100 Mil­lio­nen Ki­lo­me­ter Ent­fer­nung zur Weih­nachts­zeit grü­ßen zu wol­len. Fast so, wie es der Bi­bel nach ein Weih­nacht­sen­gel eben­so in den kal­ten nächt­li­chen Hü­geln bei Beth­le­hem ge­tan ha­ben mag, der den Hir­ten auf dem Feld zu­rief: „Fürch­tet euch nicht“, und ih­nen die An­kunft des Hei­lands ver­kün­de­te. In die­sen au­ßer­ge­wöhn­li­chen Zei­ten darf es viel­leicht noch ein we­nig mehr an Sym­bo­lik sein: Un­ter sei­nem (aus Ka­me­ra­per­spek­ti­ve) rech­ten Flü­gel zeigt der En­gel dem HR­SC-Team mit ei­nem großen Her­zen viel­leicht, wel­che Wert­schät­zung er ih­nen für das For­schungs­in­ter­es­se und die jahr­zehn­te­lan­ge Be­ob­ach­tung mit dem Ziel der ge­nau­en glo­ba­len Kar­tie­rung ent­ge­gen­bringt.
Der „Marsengel“ in perspektivischer Ansicht
Der „Mar­sen­gel“ in per­spek­ti­vi­scher An­sicht
Bild 2/6, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Der „Marsengel“ in perspektivischer Ansicht

Mit den aus den Ste­reo-Bild­kanä­len des Ka­me­ra­sys­tems HR­SC auf der ESA-Raum­son­de Mars Ex­press er­zeug­ten di­gi­ta­len Ge­län­de­mo­del­len las­sen sich per­spek­ti­vi­sche An­sich­ten der Mars­land­schaft er­zeu­gen. Die­se An­sicht zeigt dunk­le San­d­ab­la­ge­run­gen na­he dem Mars-Süd­pol, de­ren Um­ris­se an ei­nen En­gel mit aus­ge­brei­te­ten Flü­gel er­in­nern, mit ei­nem großen Her­zen un­ter dem (aus Per­spek­ti­ve der Ka­me­ra) rech­ten Flü­gel. Am lin­ken Bild­rand ist ein et­wa 15 Ki­lo­me­ter großer Ein­schlags­kra­ter zu se­hen, in dem die dunk­len San­de den „Kopf des En­gels“ bil­den. Mit et­was Phan­ta­sie lässt sich der fast tau­send Me­ter ho­he Rand des Kra­ters so­gar als ei­ne Art Hei­li­gen­schein in­ter­pre­tie­ren. Das dunk­le Ma­te­ri­al be­steht aus bei­nah ganz schwar­zen San­den aus Oli­vin- und Py­ro­xen­mi­ne­ra­len und ist wahr­schein­lich dort hin­ein­ge­weht wor­den.
Mars mit Herz
Mars mit Herz
Bild 3/6, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Mars mit Herz

Zu Weih­nach­ten, zu­mal in ei­nem au­ßer­ge­wöhn­li­chen Jahr: Darf es da nicht auch die ein we­nig phan­ta­sie­vol­le­re Be­trach­tun­gen der nüch­tern-eis­kal­ten, von Mars Ex­press mit der DLR-Ka­me­ra HR­SC fo­to­gra­fier­ten Mars­land­schaft ge­ben? In der Nacht von Hei­ligabend auf den Weih­nachts­fei­er­tag 2003 er­reich­te der ESA-Or­bi­ter Mars Ex­press sei­ne Um­lauf­bahn. Für Hun­der­te Tech­ni­ker, In­ge­nieu­re und Wis­sen­schaft­ler im ESA-Kon­troll­zen­trum in Darm­stadt war das Er­rei­chen des Mar­sor­bits da­mals das schöns­te Weih­nachts­ge­schenk. Ur­sprüng­lich soll­te die Missi­on den Mars für ein Mars­jahr er­for­schen, was zwei Er­den­jah­ren ent­spricht – al­so bis En­de 2005. We­gen der her­aus­ra­gen­den Leis­tun­gen und der Zu­ver­läs­sig­keit al­ler sie­ben Ex­pe­ri­men­te ver­län­ger­te die ESA die Missi­on im­mer wie­der aufs Neue, zu­letzt bis En­de 2022. Ob der Pla­net Mars mit sei­nen un­be­re­chen­ba­ren Win­den dem Mars-Ex­press-Team der ESA und den HR­SC-Wis­sen­schaft­lern nach mehr als 25 Jah­ren der Pla­nung, Durch­füh­rung und Aus­wer­tung sei­ne Wert­schät­zung für die große Auf­merk­sam­keit, die ihm mit Mars Ex­press zu­teil­wird, ei­ne klei­ne Freu­de be­rei­ten woll­te und ein dut­zen­de Ki­lo­me­ter großes, aus dunk­len Mi­ne­ral­ab­la­ge­run­gen be­ste­hen­des Herz in die Süd­pol­re­gi­on ‚ge­malt‘ hat? Wer weiß das schon…
Die Topographie eines Marsengels
Die To­po­gra­phie ei­nes Mar­sen­gels
Bild 4/6, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Die Topographie eines Marsengels

Die DLR-Ste­reo­ka­me­ra HR­SC (High Re­so­lu­ti­on Ste­reo Ca­me­ra) auf Mars Ex­press nimmt mit ih­ren neun quer zur Nord-Süd-Flug­rich­tung an­ge­ord­ne­ten Sen­so­ren die Mar­so­ber­flä­che un­ter ver­schie­de­nen Win­keln und mit vier Farb­kanä­len auf. Aus den vier schräg­ge­stell­ten Ste­reo­kanä­len und dem senk­recht auf den Mars ge­rich­te­ten Na­dir­ka­nal be­rech­nen Wis­sen­schaft­ler­teams am DLR-In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung und der Frei­en Uni­ver­si­tät Ber­lin di­gi­ta­le Ge­län­de­mo­del­le, die je­dem Bild­punkt ei­ne Hö­hen­in­for­ma­ti­on zu­ord­nen. Aus der Farbs­ka­la rechts oben im Bild ge­hen die Hö­hen­un­ter­schie­de in der Re­gi­on her­vor. Da­bei zeich­nen sich die Um­ris­se des weih­nacht­li­chen „Mar­sen­gels“ mit sei­nen aus­ge­brei­te­ten „Flü­geln“ durch die Farb­ko­die­rung fast wie in man­chen der be­rühm­ten Kir­chen­fens­ter von Marc Cha­gall (1887-1985) ab.
Die Landschaft nahe des Mars-Südpols
Die Land­schaft na­he des Mars-Süd­pols
Bild 5/6, Credit: NASA/JPL (MOLA); FU Berlin

Die Landschaft nahe des Mars-Südpols

Der Mars hat an bei­den Po­len ei­ne per­ma­nen­te Eis­kap­pe, die in der Po­lar­nacht des Mars­win­ters durch den Nie­der­schlag von Eis­kris­tal­len aus der At­mo­sphä­re wächst und mit dem En­de der Po­lar­nacht durch die Er­wär­mung wie­der schrumpft. Die Eis­kap­pe am Süd­pol ist mit ei­nem Durch­mes­ser von nicht ein­mal tau­send Ki­lo­me­tern deut­lich klei­ner als die des Nord­pols. Ne­ben dem Eis ge­stal­ten auch stark we­hen­de Win­de die Pol­re­gio­nen, ero­die­ren, wie hier am Süd­pol, Tä­ler wie Pro­me­thei Chas­ma oder Ul­ti­mum Cham­sa – und la­gern mit den Win­den trans­por­tier­ten Sand und Staub ab, die neue Land­schafts­for­men er­schaf­fen. Die vom DLR be­trie­be­ne Ste­reo­ka­me­ra HR­SC auf der ESA-Son­de Mars Ex­press fo­to­gra­fier­te die Land­schaft bei et­wa 80 Grad süd­li­cher Brei­te am 8. No­vem­ber 2020 wäh­rend Or­bit 21.305.
3D-Ansicht eines Mars-Engels mit großem Herzen
3D-An­sicht ei­nes Mars-En­gels mit großem Her­zen
Bild 6/6, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

3D-Ansicht eines Mars-Engels mit großem Herzen

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 Ste­reo­kanä­len 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 links in et­wa „halb-neun-Rich­tung“. Da­bei fällt die To­po­gra­phie ei­ner land­schaft­lich auf­fal­lend um­ris­se­nen Struk­tur ins Au­ge, die an ei­nen En­gel mit aus­ge­brei­te­ten Flü­geln er­in­nert, un­ter des­sen (aus Ka­me­ra­per­spek­ti­ve) rech­ten Flü­gels so­gar noch ein Herz zu er­ken­nen ist. Die To­po­gra­phie rührt von an­ge­häuf­ten Ab­la­ge­run­gen dunk­ler vul­ka­ni­scher San­de her, die sich in der 3D-Be­trach­tung gut nach­voll­zie­hen lässt. Mit et­was Phan­ta­sie lässt sich so­gar der Kra­ter­rand der Ver­tie­fung, die den „Kopf der En­gels­fi­gur“ aus­macht, als Hei­li­gen­schein in­ter­pre­tie­ren.
  • Die aktuellen Aufnahmen der DLR-Mars-Kamera zeigen dunkle Sandablagerungen in der Nähe des Mars-Südpols, deren Umrisse an einen Engel mit ausgebreiteten Flügel erinnern, mit einem großen Herzen unter dem rechten Flügel.
  • Mit etwas Phantasie lässt sich der fast tausend Meter hohe Rand des Kraters sogar als eine Art Heiligenschein interpretieren.
  • 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 aktuellen Aufnahmen der DLR-Mars-Kamera HRSC zeigen ein Dünenfeld und mehrere periglaziale Landschaftsformen in der südlichen Polarregion des Mars. Soweit die sachliche Beschreibung des Bildinhalts. Man kann darauf aber auch einen Engel und ein großes Herzen erkennen, die aus dunklen Sanden geformt wurden. Ganz so, als ob sich unser Nachbarplanet für die Weihnachtszeit bereit gemacht hätte.

Bereits seit Januar 2004 kartiert die Stereokamera HRSC (High Resolution Stereo Camera) im Rahmen der ESA-Mission Mars Express den Roten Planeten in hoher Auflösung, dreidimensional und in Farbe. Sie wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt, gemeinsam mit deutschen Industriepartnern gebaut und wird am DLR-Institut für Planetenforschung betrieben. Mars Express liefert neue Daten zur Geologie, Mineralogie und Atmosphäre des Mars, um Aufschluss über seine Klimageschichte zu erhalten und die Rolle und den Verbleib von Wasser zu klären.

Erst der Sommer am Mars-Südpol lässt Engel und Herz sichtbar werden

Der Engel und das Herz auf dem Mars, beide aus dunklen vulkanischen Sanden bestehend, liegen in der Südpolregion des Planeten, unweit der Polkappe etwa bei 78 Grad Süd. Momentan herrscht dort Sommer. Die permanente Eiskappe, die im Wesentlichen aus Wasser- und Kohlendioxideis besteht, hat jetzt einen Durchmesser von 400 Kilometern und eine durchschnittliche Mächtigkeit von 1,5 Kilometer. Das sind Dimensionen, die in etwa mit der eisbedeckten Insel Grönland auf der Erde vergleichbar sind. Diese Größe hat sie allerdings nur im Süd-Sommer. Während des sechsmonatigen Winters dehnt sich die Südpol-Eiskappe auf dem Mars weiter aus, fast bis zum 60. südlichen Breitengrad. Doch auch im Sommer auf der Südhalbkugel des Mars steigen die Temperaturen nie über Null Grad Celsius. Im Winter lassen Temperaturen von bis zu minus 133 Grad Celsius dann das Kohlendioxid aus der Atmosphäre gefrieren und als Schnee auf die Eiskappe rieseln. Diese Decke aus Kohlendioxideis ist zwischen ein und zwei Metern dick und sublimiert mit dem nächsten Frühling wieder, verdampft also, und legt die dortige Landschaft wieder frei. Lediglich auf der dauerhaften Eiskappe des Südpols bleibt eine dünne Schicht zurück. Die Marsatmosphäre enthält nur sehr wenig Wasserdampf, der gefrieren und als Eis herabrieseln kann: Es sind nur 0,02 Prozent der hauptsächlich aus Kohlendioxid und Stickstoff bestehenden Gashülle des Planeten; auf der Erde ist mit durchschnittlich 0,4 Prozent H2O zwanzigmal mehr Wasserdampf in der Atmosphäre. Der Engel und das Herz sind also nur im Süd-Sommer sichtbar, im Winter liegen sie unter der Kohlendioxideischicht verborgen.

Der Engelskopf – ein Einschlagskrater

In der oberen Bildmitte ist ein etwa 15 Kilometer großer Einschlagskrater zu sehen, in dem dunkle Sande den „Kopf des Engels“ bilden. Mit etwas Phantasie lässt sich der fast tausend Meter hohe Rand des Kraters sogar als eine Art Heiligenschein interpretieren. An mehreren Stellen werden die geschichteten Ablagerungen der Polkappe, die aus Eis vermischt mit Staub bestehen, an den oberen Hängen gut sichtbar. Auch in der ovalen Mulde, die die „Hand des Engels“ bildet, ist die Sicht auf die geschichteten polaren Ablagerungen frei.

Der südliche Bildbereich (rechts in den Bildern 1, 4, und 6) ist ebenfalls von geschichteten Ablagerungen bedeckt, die zwar auch aus Eis und Staub bestehen, allerdings deutlich feiner geschichtet und weniger mächtig sind und die Südpolablagerungen überdecken. Diese Art von Ablagerungen bedecken weite Teile der hohen Breiten des Mars (etwa zwischen 40 und 80 Grad Nord beziehungsweise Süd), weshalb sie in der Wissenschaft auch „latitude dependent mantle“ genannt werden. An vielen Stellen sind in diesem Mantel Degradationserscheinungen durch Erosion und Sublimation des Eises im Frühling und Sommer zu erkennen, wodurch viele kleine geologische Fenster entstanden sind, in denen man bei naher Betrachtung auch die feinere Schichtstruktur erkennen kann.

Im Zentrum der Bilder 1, 4 und 6, unter der ausgebreiteten Flügelschwinge des Engels, liegt eine große herzförmige Vertiefung, die durch einen Steilhang zu einem weiteren großen dunklen Dünenfeld begrenzt wird. Das dunkle Material, das aus Olivin- und Pyroxenmineralen besteht, könnte aus tiefer gelegenen Schichten abgelagerten vulkanischen Eruptionsmaterials stammen oder in die Vertiefungen hinein geweht worden sein. Im letzteren Fall hätten die Geländekanten wie Windbrecher fungiert, wodurch die Sande dort ‚abgebremst‘ und abgelagert wurden. Dieses dunkle Material ist global auf dem Mars verteilt und bildet in unzähligen Einschlagskratern imposante Dünenfelder.

Staubteufel „saugen“ die Oberfläche ab

Auf der linken Bildseite sind auf einer sehr ebenen und hellen Oberfläche viele dunkle, sich kreuzende Linien zu sehen. Dabei handelt es sich um Staubteufelspuren, also Pfade zahlreicher Windhosen, die durch atmosphärische Verwirbelungen erzeugt wurden. Sie hinterlassen durch das „Absaugen“ des helleren Oberflächenstaubs derartige dunkle Spuren auf ihrem Weg.

Ein Weihnachtsengel „mit Herz“ grüßt vom Mars-Südpol

Die Existenz von Engeln war bislang für unseren Nachbarplaneten Mars wissenschaftlich noch nicht dokumentiert. Hier auf Erden sind sie vermeintlich präsenter, und zwar vor allem im christlich geprägten Abendland. Ihr „Erscheinen“ ist keineswegs nur auf die Weihnachtszeit beschränkt. Einen „Schutzengel“ beispielsweise wünscht man all seinen Angehörigen und Nahestehenden und nicht zuletzt sich selbst gewiss für die ganze Lebenszeit. Doch zur Weihnachtszeit sind sie sehr viel häufiger gegenwärtig als zu anderen Jahreszeiten. Und zur Weihnachtszeit gehört vor allem die Weihnachtsgeschichte aus der Bibel. In ihr spielt ein Engel eine wichtige Rolle. Er überbringt den Hirten die frohe Botschaft von Christi Geburt, die mit den berühmten Worten beginnt: „Fürchtet euch nicht!“

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 8. November 2020 während Orbit 21.305 von Mars Express. Die Bildauflösung beträgt etwa 15 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Die Bildmitte liegt bei etwa 148 Grad östlicher Länge und 78 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).

    Die HRSC wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt und wird von dort betrieben. Die systematische Prozessierung 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.

  • 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 (Airbus, 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.
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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  • Ulrich Köhler
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
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  • Dr. Daniela Tirsch
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
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    Telefon: +49 30 67055-488
    Fax: +49 30 67055-402
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    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
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