28. April 2022
Mission Mars Express

Tan­ta­lus Fossae – ein Blick in die vul­ka­ni­sche Ver­gan­gen­heit des Mars

Senkrechte Draufsicht auf einen Teil des Grabensystems Tantalus Fossae
Senk­rech­te Drauf­sicht auf ei­nen Teil des Gra­ben­sys­tems Tan­ta­lus Fossae
Bild 1/6, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Senkrechte Draufsicht auf einen Teil des Grabensystems Tantalus Fossae

Die Tan­ta­lus Fossae sind ein gi­gan­ti­sches Netz aus Gra­ben­brü­chen, die den Vul­kan Al­ba Pa­te­ra um­ge­ben. Sie er­stre­cken sich über 1000 Ki­lo­me­ter weit in nord-süd­li­cher Rich­tung und sind zwi­schen zwei bis zehn Ki­lo­me­ter breit und bis zu 350 Me­ter tief. Sie ent­stan­den durch lo­ka­le und re­gio­na­le Span­nun­gen in der Mar­s­krus­te, die un­ter and­rem durch die Auf­wöl­bung des Vul­kans Al­ba Pa­te­ra er­zeugt wur­den. Der Kra­ter rechts im Bild wird von ei­ni­gen Gra­ben­brü­chen durch­trennt. Das deu­tet dar­auf hin, dass der Kra­ter vor dem En­de der tek­to­ni­schen Ak­ti­vi­tät ent­stan­den ist. Nor­den ist rechts im Bild.
Perspektivischer Blick aus Norden auf einen Teil des Grabensystems
Per­spek­ti­vi­scher Blick aus Nor­den auf ei­nen Teil des Gra­ben­sys­tems
Bild 2/6, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Perspektivischer Blick aus Norden auf einen Teil des Grabensystems

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. Durch ei­ne Ver­stär­kung der Kon­tra­ste in den Farb­da­ten tre­ten Ma­te­ri­al- und Tex­tur­un­ter­schie­de deut­li­cher zu­ta­ge. Das große Gra­ben­sys­tem Tan­ta­lus Fossae auf der Nord­halb­ku­gel des Ro­ten Pla­ne­ten liegt öst­lich des vier Ki­lo­me­ter ho­hen Vul­kans Al­ba Pa­te­ra und zeigt zahl­rei­che tek­to­ni­sche Grä­ben, die durch lo­ka­le und re­gio­na­le Span­nun­gen in der Mar­s­krus­te ent­stan­den sind.
Perspektivischer Blick aus nordöstlicher Richtung auf Tantalus Fossae
Per­spek­ti­vi­scher Blick aus nord­öst­li­cher Rich­tung auf Tan­ta­lus Fossae
Bild 3/6, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Perspektivischer Blick aus nordöstlicher Richtung auf Tantalus Fossae

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. Das große Gra­ben­sys­tem Tan­ta­lus Fossae liegt öst­lich des vier Ki­lo­me­ter ho­hen Vul­kans Al­ba Pa­te­ra und lässt die ge­wal­ti­gen Kräf­te er­ah­nen, die durch lo­ka­le und re­gio­na­le Span­nungs­fel­der von un­ten auf die Mar­s­krus­te ein­wirk­ten und zu vul­ka­ni­scher und tek­to­ni­scher Ak­ti­vi­tät führ­ten. Der Kra­ter rechts im Bild hat ei­nen Durch­mes­ser von 18 Ki­lo­me­tern und wird von ei­ni­gen Gra­ben­brü­chen durch­trennt. Das deu­tet dar­auf hin, dass der Kra­ter noch vor dem En­de der gra­ben­bil­den­den tek­to­ni­schen Ak­ti­vi­tät ent­stan­den ist.
Der Vulkan Alba Patera mit dem Grabensystem Tantalus Fossae
Der Vul­kan Al­ba Pa­te­ra mit dem Gra­ben­sys­tem Tan­ta­lus Fossae
Bild 4/6, Credit: NASA/JPL-Caltech/MOLA; FU Berlin

Der Vulkan Alba Patera mit dem Grabensystem Tantalus Fossae

Das Gra­ben­sys­tem Tan­ta­lus Fossae liegt öst­lich des vier Ki­lo­me­ter ho­hen Vul­kans Al­ba Pa­te­ra auf der Nord­halb­ku­gel des Mars. Die Hö­hen­in­for­ma­ti­on die­ser to­po­gra­phi­schen Kar­te las­sen sich am Farb­bal­ken un­ter­halb des Bil­des ab­le­sen. Die vom Deut­schen Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt be­trie­be­ne Mars­ka­me­ra HR­SC auf dem ESA-Or­bi­ter Mars Ex­press fo­to­gra­fier­te am 19. Ju­li 2021 den ein­ge­zeich­ne­ten Bild­strei­fen. Hier vor­ge­stellt wer­den die Land­schaf­ten im klei­nen recht­e­cki­gen Aus­schnitt.
Anaglyphenbild des Grabensystems Tantalus Fossae
Ana­gly­phen­bild des Gra­ben­sys­tems Tan­ta­lus Fossae
Bild 5/6, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Anaglyphenbild des Grabensystems Tantalus Fossae

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 rechts. Da­bei tritt die To­po­gra­phie, al­so die Hö­hen­un­ter­schie­de der Ober­flä­chen­for­men deut­lich her­vor. Die Tan­ta­lus Fossae sind ein gi­gan­ti­sches Netz aus Gra­ben­brü­chen, die den Vul­kan Al­ba Pa­te­ra um­ge­ben. Sie er­stre­cken sich über 1000 Ki­lo­me­ter weit in nord-süd­li­cher Rich­tung und sind zwi­schen zwei bis zehn Ki­lo­me­ter breit und bis zu 350 Me­ter tief. Sie ent­stan­den sehr wahr­schein­lich durch lo­ka­le und re­gio­na­le Span­nun­gen in der Mar­s­krus­te, wie sie ty­pisch für Vul­k­an­re­gio­nen auf dem Mars sind.
Topographische Bildkarte eines Teils der Tantalus Fossae
To­po­gra­phi­sche Bild­kar­te ei­nes Teils der Tan­ta­lus Fossae
Bild 6/6, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Topographische Bildkarte eines Teils der Tantalus Fossae

Die DLR-Ste­reo­ka­me­ra HR­SC auf der ESA-Missi­on 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. An der Farbs­ka­la rechts oben im Bild las­sen sich die Hö­hen­un­ter­schie­de ab­le­sen. Die Tan­ta­lus Fossae sind ein gi­gan­ti­sches Netz aus Gra­ben­brü­chen, die den Vul­kan Al­ba Pa­te­ra um­ge­ben. Das Ge­biet im nörd­li­chen (rech­ten) Teil des Bil­des liegt viel tie­fer als der süd­li­che Teil. Der Ein­schlags­kra­ter in der Mit­te ist äl­ter als die Grä­ben, da sie ihn eben­falls durch­schnei­den.
  • Die Tantalus Fossae sind ein gigantisches Netz an Grabenbrüchen auf der Nordhalbkugel des Mars. Es liegt östlich des vier Kilometer hohen Vulkans Alba Patera und lässt die gewaltigen Kräfte erahnen, die durch lokale und regionale Spannungsfelder von unten auf die Marskruste einwirkten und zu vulkanischer und tektonischer Aktivität führten.
  • Diese Aufnahmen wurden mit der DLR-Stereokamera HRSC während Orbit 22.173 der ESA-Raumsonde Mars Express um den Roten Planeten gemacht.
  • Seit 2004 kartiert die HRSC den Mars in hoher Auflösung, dreidimensional und in Farbe. Ihre Daten sind eine wichtige Ressource für die gegenwärtige und zukünftige Marsforschung.
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Planetenforschung, Mars

Diese Bilder der Marskamera HRSC (High Resolution Stereo Camera) zeigen einen Teil des großen Grabensystems Tantalus Fossae auf der Nordhalbkugel des Roten Planeten. Es liegt östlich des vier Kilometer hohen Vulkans Alba Patera und lässt die gewaltigen Kräfte erahnen, die durch lokale und regionale Spannungsfelder von unten auf die Marskruste einwirkten und zu vulkanischer und tektonischer Aktivität führten. Die High Resolution Stereo Camera (HRSC), die seit 2004 an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express den Planeten kartiert, wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt und wird am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Ihre Daten sind eine wichtige Ressource für die gegenwärtige und zukünftige Marsforschung.

Aufreißen und Absacken – eine Kruste unter Spannung

Die Tantalus Fossae (Lat. für „Gräben des Tantalos“) sind ein gigantisches Netz aus Grabenbrüchen, die den Vulkan Alba Patera umgeben. Sie erstrecken sich über 1000 Kilometer weit in nord-südlicher Richtung und sind zwischen zwei bis zehn Kilometer breit und bis zu 350 Meter tief. Sie entstanden sehr wahrscheinlich durch Spannungen in der Marskruste, die von der Aufwölbung des Vulkans Alba Patera erzeugt wurden, der wie ein gigantisches Schild aus seiner Umgebung herausragt. Auch die bis zu zehn Kilometer hohe Tharsis-Aufwölbung im Süden dieses Gebiets, eine 4000 Kilometer große "Beule" in der Marskruste mit den größten Marsvulkanen, könnte bei der Entstehung dieser Strukturen eine Rolle gespielt haben. Durch die Dehnung der Kruste, wenn sich ein Vulkan aufwölbt, sacken große Geländeblöcke in die entstandenen Zwischenräume ab und bilden tektonische Gräben.

Die Grabenstrukturen, die auf diesen HRSC-Bildern zu sehen sind, verlaufen grob aus südlicher in nordöstliche Richtung entlang der Nordostflanke der vulkanischen Aufwölbung. Diese Strukturen entstanden aber nicht alle gleichzeitig. Der große Einschlagskrater in der Mitte des Bildes zum Beispiel wird von einigen Gräben durchtrennt. Das bedeutet, dass es ihn bereits gab, bevor die Aufwölbung des Vulkangebäudes beendet war, was zur Entstehung von Gräben auch innerhalb des Kraters führte. Nahezu alle kleineren Krater scheinen die Gräben zu überlagern, was auf einen späteren Einschlagszeitpunkt, nach der tektonischen Aktivität, hindeutet. Einige davon sind mit Material verfüllt, höchstwahrscheinlich mit Lava, wodurch sie sehr flach sind und nicht mehr das schüsselförmige Profil haben, wie es für relativ junge Krater typisch ist. Aus solchen Beobachtungen können Geologen die zeitliche Abfolge der Ereignisse rekonstruieren, die diese Landschaft haben entstehen lassen.

Bei genauerem Hinsehen, vor allem im Süden (links in Bild 1), sind zahlreiche, baumartig verzweigte Flusstäler zu sehen, die viele der Gräben kreuzen. Sie müssen älter sein als die Gräben, da sie nicht von den Brüchen umgeleitet wurden, sondern direkt durch sie hindurch zu führen scheinen. Das Gebiet im nördlichen (rechten) Teil des Bildes liegt viel tiefer als der südliche Teil, gut zu erkennen auf der topographischen Übersichtskarte (Bild 6). Deshalb müssten diese Täler eigentlich entlang dieses Gefälles verlaufen, also von Süd nach Nord und nicht, wie hier, von West (oben) nach Ost (unten). Das ist hier aber nicht der Fall, was ein Beleg dafür ist, dass diese Täler früher entstanden sind, bevor es zur Auswölbung des Vulkangebäudes im Süden vor etwa 3,5 Milliarden Jahren kam. Dieser Rückschluss passt auch zum Typ der Talverzweigung, der auf Oberflächenabfluss hindeutet, wie er für die Frühzeit des Mars typisch war.

König Tantalos: Namensgeber für eine „gequälte“ Landschaft

Das Gebiet wurde nach König Tantalus benannt, Sohn des Göttervaters Zeus und der Titanen-Tochter Pluto in der griechischen Mythologie. Als er versuchte, die Allwissenheit der Götter auf die Probe zu stellen, indem er ihnen seinen jüngsten Sohn als Mahl servierte, wurde er von ihnen in den Tartaros, die tiefste Region des Hades, verbannt. Dort musste er ewige Qualen leiden, die sprichwörtlichen „Tantalosqualen“. Er stand in einem Teich mit Wasser, das aber immer versickerte, sobald er davon trinken wollte. Ebenso umgaben ihn Obstbäume mit Früchten. Griff er nach ihren Ästen, wurden sie vom Wind außer Reichweite geweht. So litt er ewig Durst und Hunger. Sein getöteter Sohn wurde von den Göttern aber wieder zum Leben erweckt.

Bildverarbeitung

Die Aufnahmen mit der HRSC (High Resolution Stereo Camera) entstanden am 19. Juli 2021 während des Orbits 22.173 von Mars Express. Die Bildauflösung beträgt etwa 18 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Die Bildmitte liegt bei etwa 257 Grad östlicher Länge und 43 Grad nördlicher Breite. Die Farbaufsicht wurde aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und den Farbkanälen der HRSC erstellt, die perspektivischen Schrägansichten wurden aus den Geländemodell-Daten, sowie 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 Äquipotentialfläche des Mars (Areoid). Die HRSC wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit der deutschen Industrie 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) Dr. Thomas Roatsch besteht aus 50 Co-Investigatoren, die aus 34 Institutionen und 11 Nationen stammen.

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

Kontakt
  • Elke Heinemann
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

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    Telefon: +49 2203 601-2867
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  • Dr. Daniela Tirsch
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
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  • Ulrich Köhler
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