31. August 2022
Mission Mars Express

Ein rie­si­ges Tal­sys­tem mit ei­nem Rät­sel

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Senkrechte Draufsicht auf einen Teil der „Holden-Senke“ mit einem „chaotischen Gebiet“
Senk­rech­te Drauf­sicht auf ei­nen Teil der „Hol­den-Sen­ke“ mit ei­nem „chao­ti­schen Ge­biet“
Bild 1/7, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Senkrechte Draufsicht auf einen Teil der „Holden-Senke“ mit einem „chaotischen Gebiet“

Die­se et­wa 270 Ki­lo­me­ter durch­mes­sen­de Sen­ke ist ver­mut­lich der Über­rest ei­nes sehr al­ten Ein­schlags­be­ckens auf dem Mars in des­sen Ver­fül­lung einst be­trächt­li­che Men­gen an Bo­den­eis vor­han­den wa­ren. Plötz­li­ches Schmel­zen des Ei­sens und das Ab­flie­ßen des Was­sers ha­ben Hohl­räu­me im Un­ter­rund ent­ste­hen las­sen, die dar­auf­hin ein­ge­stürzt sind, wo­durch die­se chao­tisch zer­bro­che­nen Land­schaf­ten in der Bild­mit­te ge­schaf­fen wur­den. Am süd­west­li­chen Rand die­ses Be­cken be­fin­det sich der Ein­schlags­kra­ter Hol­den (hier nicht im Bild), wes­halb die­se Sen­ke zu­wei­len auch in­of­fi­zi­ell „Hol­den Ba­sin“ ge­nannt wird. Nor­den ist im Bild rechts.
Perspektivischer Blick nach Süden auf das chaotische Gebiet
Per­spek­ti­vi­scher Blick nach Sü­den auf das chao­ti­sche Ge­biet
Bild 2/7, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Perspektivischer Blick nach Süden auf das chaotische Gebiet

Die­ses ‚chao­ti­sche Ge­biet‘ (engl. chao­tic ter­rain) be­fin­det sich an der tiefs­ten Stel­le ei­ner großen, bis zu 2000 Me­ter tie­fen Sen­ke und durch­misst et­wa 40 mal 80 Ki­lo­me­ter. Sol­che zer­bro­che­nen Land­schafts­for­men ent­ste­hen, wenn Eis­re­ser­voi­re im Un­ter­grund zum Bei­spiel durch vul­ka­nisch in­du­zier­te Wär­me schmel­zen und be­trächt­li­che Men­gen Was­ser ganz plötz­lich frei­ge­setzt wer­den und ab­flie­ßen. Da­durch kol­la­biert die Ober­flä­che über den neu ent­stan­de­nen Hohl­räu­men und die Land­schaft stürzt in sich zu­sam­men. Der ge­naue Aus­lö­ser für die Bil­dung des chao­ti­schen Ge­biets hier an die­ser Stel­le ist bis heu­te noch un­klar.
Hemisphärische Übersichtskarte des Uzboi-Ladon-Morava-Abflusssystems mit möglichem früherem Wasserstand
He­mi­sphä­ri­sche Über­sichts­kar­te des Uz­boi-La­don-Mo­ra­va-Ab­fluss­sys­tems mit mög­li­chem frü­he­rem Was­ser­stand
Bild 3/7, Credit: NASA/JPL-Caltech/MOLA; FU Berlin – künstlerische Darstellung

Hemisphärische Übersichtskarte des Uzboi-Ladon-Morava-Abflusssystems mit möglichem früherem Wasserstand

Auf die­ser halb­glo­ba­len, to­po­gra­phi­schen An­sicht des Mars sind Tie­fen­li­ni­en und Sen­ken sehr ein­fach an ih­rer hell­blau­en Farb­ge­bung zu er­ken­nen. In die­ser künst­le­ri­schen Dar­stel­lung wur­de ein mög­li­cher Was­ser­stand, wie er im ULM-Ab­fluss­sys­tem vor über drei Mil­li­ar­den Jah­re vor­ge­herrscht ha­ben könn­te, in Dun­kel­blau ein­ge­zeich­net. So­mit ist leich­ter vor­stell­bar, wie die­ses zu­sam­men­hän­gen­de Ab­fluss­sys­tem aus gi­gan­ti­schen Seen und Flüs­sen einst aus­ge­se­hen ha­ben könn­te. Die Na­men „Hol­den Ba­sin“ und „La­don Ba­sin“ (ge­stri­chel­te Krei­se) sind kei­ne of­fi­zi­el­len, von der In­ter­na­tio­na­len Astro­no­mi­schen Uni­on (IAU) be­stä­tig­ten Na­men, son­dern wer­den nur in­of­fi­zi­ell für die­ser Sen­ken ver­wen­det.
Lage des Uzboi-Ladon-Morava-Systems im südlichen Hochland des Mars
La­ge des Uz­boi-La­don-Mo­ra­va-Sys­tems im süd­li­chen Hoch­land des Mars
Bild 4/7, Credit: NASA/JPL-Caltech/MOLA; FU Berlin

Lage des Uzboi-Ladon-Morava-Systems im südlichen Hochland des Mars

Das ULM-Ab­fluss­sys­tem er­streckt sich über gut 2.000 Ki­lo­me­ter vom Süd­li­chen Hoch­land des Mars bis ins Nörd­li­che Tief­land. Die vom Deut­schen Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt be­trie­be­ne Mars­ka­me­ra HR­SC auf dem ESA-Or­bi­ter Mars Ex­press fo­to­gra­fier­te am 24. April 2022 den ein­ge­zeich­ne­ten, lan­gen Bild­strei­fen. Die hier vor­ge­stell­ten Bil­der und Land­schaf­ten be­fin­den sich in dem klei­nen, recht­e­cki­gen Aus­schnitt. Der Na­me „Hol­den Ba­sin“ ist kein of­fi­zi­el­ler, von der In­ter­na­tio­na­len Astro­no­mi­schen Uni­on (IAU) be­stä­tig­ter Na­me, son­dern wird nur in­of­fi­zi­ell für die­se Sen­ke ver­wen­det.
Perspektivischer Blick auf den südlichen Rand der „Holden-Senke“
Per­spek­ti­vi­scher Blick auf den süd­li­chen Rand der „Hol­den-Sen­ke“
Bild 5/7, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Perspektivischer Blick auf den südlichen Rand der „Holden-Senke“

Meh­re­re klei­ne, ehe­ma­li­ge Flus­stä­ler durch­schnei­den den süd­li­chen Rand des al­ten Ein­schlags­be­ckens, das in­of­fi­zi­ell „Hol­den-Sen­ke“ ge­nannt wird. Die­se re­la­tiv klein an­mu­ten­den Tä­ler sind teil­wei­se bis zu 500 Me­ter breit. Ihr mit­ge­führ­tes Se­di­ment hat ver­mut­lich zum Auf­fül­len des Beckes bei­ge­tra­gen und die Bil­dung der großen, fla­chen Ebe­ne be­güns­tigt, die sich hier an den Be­cken­rand an­schließt. Der Ein­schlags­kra­ter rechts der Bild­mit­te hat ei­nen Durch­mes­ser von ca. 5,5 Ki­lo­me­tern.
Topographische Bildkarte der „Holden Senke“ mit einem ‚chaotischen Gebiet‘
To­po­gra­phi­sche Bild­kar­te der „Hol­den Sen­ke“ mit ei­nem ‚chao­ti­schen Ge­biet‘
Bild 6/7, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Topographische Bildkarte der „Holden Senke“ mit einem ‚chaotischen Gebiet‘

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 Sen­ke ist an man­chen Stel­len bis zu 2.000 Me­ter tief, ge­nau dort, wo sich die chao­ti­schen Ge­bie­te be­fin­den. In die­ser farb­ko­dier­ten Dar­stel­lung lässt sich an­hand der li­la­far­ben dar­ge­stell­ten Struk­tu­ren, die den nord­öst­li­chen Be­cken­rand durch­schnei­den, der Be­ginn der La­don Val­les er­ken­nen. Nor­den ist recht im Bild.
3D-Ansicht der „Holden-Senke“
3D-An­sicht der „Hol­den-Sen­ke“
Bild 7/7, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

3D-Ansicht der „Holden-Senke“

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 und ge­ben dem Be­trach­ter ei­nen er­fass­ba­ren Ein­druck der Hö­hen­un­ter­schie­de. So er­kennt man erst hier, wie ma­je­stä­tisch sich der süd­li­che Hang des Be­ckens (links im Bild) über dem fla­chen Pla­teau am Be­cken­rand er­hebt und wie tief sich die zer­klüf­te­ten Area­le der chao­ti­schen Ge­bie­te in den Be­cken­grund ein­schnei­den. Nor­den ist im Bild rechts.
  • Auf Mars gibt es zahlreiche sogenannte chaotische Gebiete – eine regellose Häufung von Gesteinsblöcken unterschiedlichster Größe und tafelbergähnliche Erhebungen. Diese Landschaftsformen gibt es auf der Erde nicht.
  • Sie entstehen, wenn Eisreservoire im Untergrund schmelzen und große Wassermengen plötzlich freigesetzt werden und abfließen. Dadurch bricht die Oberfläche über den neuen Hohlräumen zusammen.
  • Das Gebiet auf den Bildern liegt in einem gewaltigen Talsystem von 8.000 Kilometer Länge.
  • Die Aufnahmen mit der DLR-Kamera HRSC (High Resolution Stereo Camera) entstanden am 24. April 2022 während des 23.133sten Orbits (Umlaufs) der Raumsonde Mars Express um den Mars.
  • Die Bildauflösung beträgt 19 Meter pro Bildpunkt (Pixel).
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Exploration des Sonnensystems, Mars, DLR-Stereokamera

Diese Bilder, die mit der DLR-Marskamera HRSC aufgenommen wurden, zeigen ein sogenanntes chaotisches Gebiet auf unserem Nachbarplaneten. Es befindet sich in der Nähe des Holden-Kraters im südlichen Marshochland und gehört zu einem gewaltigen Talsystem, durch das einst beträchtliche Wassermassen in nördliche Richtung geflossen sind.

Die High Resolution Stereo Camera (HRSC) kartiert seit 2004 an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express den Roten Planeten. Sie 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 Erforschung der Geologie und Klimageschichte des Mars.

„Chaotic Terrains“ – eine marsianische Spezialität

Im Zentrum der HRSC-Bilder (Nr. 1, 2, 6, 7) erkennt man eine regellose Häufung von Gesteinsblöcken unterschiedlichster Größe und tafelbergähnliche Erhebungen. Solch ein Gebiet wird als chaotisches Gebiet (oder engl. „chaotic terrain“) bezeichnet. Auf dem Mars kommt diese Landschaftsform recht zahlreich vor. Sie entsteht, wenn Eisreservoire im Untergrund zum Beispiel durch vulkanisch induzierte Wärme schmelzen und beträchtliche Mengen Wasser ganz plötzlich freigesetzt werden und abfließen. Dadurch kollabiert die Oberfläche über den neu entstandenen Hohlräumen und die Landschaft stürzt in sich zusammen. Der genaue Auslöser für die Bildung des chaotischen Gebiets hier an dieser Stelle ist bis heute jedoch unklar. Auf der Erde gibt es keine vergleichbare Landschaftsform.

Das chaotische Gebiet befindet sich an der tiefsten Stelle einer großen, bis zu 2.000 Meter tiefen Senke (gut zu erkennen in der topographischen Karte, der blau gefärbte Bereich, Bild Nr. 6). Sie wird inoffiziell auch „Holden-Becken“ genannt, da der Einschlagskrater Holden gut ein Drittel davon belegt. Am nordöstlichen Rand der Senke (rechts) beginnt das Ladon-Tal, wie besonders gut am unteren Bildrand zu erkennen ist. In der linken Bildhälfte ist der östliche Hang der Senke zu sehen. Hier gibt es mehrere, relativ „frische“ Täler, die in das Becken münden. Teilweise sind sie bis zu 500 Meter breit.

Folge dem Wasser! – Das Uzboi-Ladon-Morava-System

In den beiden letzten Jahrzehnten stand die Erforschung des Mars' bei der NASA unter dem Motto „Follow the Water“, also „Folge dem Wasser!“ Das Holden-Becken und der dort befindliche Holden-Krater, der nach dem amerikanischen Astronomen Edward Singleton Holden (1846-1914) benannt wurde, gehören zum sogenannten Uzboi-Ladon-Morava-System, kurz ULM-System. Dabei handelt es sich um ein etwa 8.000 Kilometer langes Abflusssystem bestehend aus einer Vielzahl von Tälern und Vertiefungen, durch das Wasser von der südlich gelegenen Argyre Planitia bis in Chryse Planitia im nördlichen Tiefland des Mars transportiert wurde. Das ist länger als der Flusslauf des Nils, des längsten fließenden Gewässers auf der Erde. In der hemisphärischen Übersichtskarte lässt sich gut nachvollziehen, wie vor mehr als drei Milliarden Jahren Wasser aus dem südlichen Marshochland in das nördliche Tiefland abfloss.

Hemisphärische Übersichtskarte des Uzboi-Ladon-Morava-Abflusssystems mit möglichem früherem Wasserstand
Hemisphärische Übersichtskarte des Uzboi-Ladon-Morava-Abflusssystems mit möglichem früherem Wasserstand
Auf dieser halbglobalen, topographischen Ansicht des Mars sind Tiefenlinien und Senken sehr einfach an ihrer hellblauen Farbgebung zu erkennen. In dieser künstlerischen Darstellung wurde ein möglicher Wasserstand, wie er im ULM-Abflusssystem vor über drei Milliarden Jahre vorgeherrscht haben könnte, in Dunkelblau eingezeichnet. Somit ist leichter vorstellbar, wie dieses zusammenhängende Abflusssystem aus gigantischen Seen und Flüssen einst ausgesehen haben könnte. Die Namen „Holden Basin“ und „Ladon Basin“ (gestrichelte Kreise) sind keine offiziellen, von der Internationalen Astronomischen Union (IAU) bestätigten Namen, sondern werden nur inoffiziell für dieser Senken verwendet.
Credit: NASA/JPL-Caltech/MOLA; FU Berlin – künstlerische Darstellung

Vor dem Einschlag, der den Holden-Krater mit einem Durchmesser von 140 Kilometern schuf, bestand das ULM-Ausflusssystem durchgehend aus einer langen Reihe von Kanälen und Senken, die aus dem Argyre-Becken hervorgingen und nach Norden durch das Uzboi-Tal in das Holden-Becken flossen. Von dort verlief es weiter durch die Ladon-Täler (Ladon Valles) in das, ebenfalls inoffiziell benannte, „Ladon-Becken“, das vermutlich auch ein sehr großes, altes Einschlagsbecken darstellt (siehe gestrichelte Linien in der globalen Übersichtskarte). Schließlich führte der Abfluss weiter durch die Morava Valles in Richtung Norden. Es wird angenommen, dass sogar Ares Vallis durch die Abflüsse des ULM-Systems entstanden ist. Im Mündungsgebiet von Ares Vallis landete und operierte vor genau 25 Jahren der erste mobile Marsroboter, Sojourner, der Mission Mars Pathfinder. Die Untersuchungen vom Spätsommer 1997 zeigten, dass dort episodisch gewaltige, mit großer Energie talwärts strömende Wassermassen die Landschaft gestaltet hatten.

Zusammengenommen kann das Einzugsgebiet dieses Entwässerungssystems an der Oberfläche und auch im Grundwasserspiegel bis zu neun Prozent der Marsoberfläche umfasst haben. Der Einschlag, der den Holden-Krater erzeugte, ereignete sich höchstwahrscheinlich im Marszeitalter des Späten Noachium (von vor etwa 3,85 bis 3,7 Milliarden Jahren), nach der Hauptaktivität des ULM-Systems. Die Bildung des Holden-Kraters unterbrach das ULM-Abflusssystem, aber das Uzboi-Tal im Süden durchbrach die bis zu 900 Meter hohen Kraterwände, wodurch Holden zum Endbecken für die Uzboi- und Nirgal-Täler wurde. An der Einmündung von Uzboi Vallis in den Krater entstand ein Flussdelta, was ein unwiderlegbarer Beweis dafür ist, dass sich im Krater Holden ein See gebildet hat. Ein ähnliches, recht bekanntes Flussdelta ist direkt nördlich von Holden, im Krater Eberswalde, zu finden (eingezeichnet auf der hemisphärischen Übersichtskarte). Dieses Vogelfußdelta wurde einst als Landestelle für die Marsmission Mars Science Laboratory (MSL) mit dem Rover Curiosity vorgeschlagen, hat aber den Wettlauf gegen die anderen Kandidaten nicht gewonnen.

Obwohl es bei Holden kein sichtbares Ausflusstal gibt, ist an der Ostseite des Kraters ein Einsturzgebiet zu erkennen. Es gibt keine Hinweise auf signifikante Ab- und Durchflüsse nach dem Einschlag, aber einige kleinere Abflüsse könnten entlang des ULM-Systems aufgetreten sein, nachdem der Holden-Krater gebildet wurde. Sicherlich wurde der Boden des Beckens, in dem der Holden-Krater gebildet wurde, mit großen Mengen an Auswurfmaterial verfüllt.

Die komplexe Geschichte des ULM-Systems gepaart mit der Überprägung durch Einschläge macht die Region zu einem interessanten Ziel für zukünftige Untersuchungen. Sie wird, wie oben erwähnt, seit einem Vierteljahrhundert immer wieder als höchst interessante Landestelle diskutiert. Darüber hinaus enthalten sowohl Ladon Valles als auch insbesondere der Holden-Krater geschichtete und tonmineralhaltige Sedimente, die Spuren von mikrobiellem Leben besonders gut konservieren könnten, was sie zu potentiellen Zielen für die Suche nach möglichem früheren Leben auf dem Roten Planeten macht.

Bildverarbeitung

Die Aufnahmen mit der HRSC (High Resolution Stereo Camera) entstanden am 24. April 2022 während des 23.133sten Orbits (Umlaufs) der Raumsonde Mars Express um den Mars. Die Bildauflösung beträgt 19 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Die Bildmitte liegt bei etwa 329 Grad östlicher Länge und 25 Grad südlicher Breite. Die Farbaufsicht (Bild 1) wurde aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und den Farbkanälen der HRSC erstellt, die perspektivischen Schrägansichten (Bilder 2, 5) wurden aus den Stereokanälen der HRSC berechnet. Das Anaglyphenbild (Bild 7), das bei Betrachtung mit einer Rot-Blau- oder Rot-Grün-Brille einen dreidimensionalen Eindruck der Landschaft vermittelt, wurde aus dem Nadirkanal und einem Stereokanal abgeleitet. Die in Regenbogenfarben kodierte Aufsicht (Bild 6) 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 systematische Prozessierung der Kameradaten erfolgte am DLR-Institut für Planetenforschung. Mitarbeitende 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 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) Dr. Thomas Roatsch vom DLR-Institut für Planetenforschung besteht aus 50 Co-Investigatoren, die aus 34 Institutionen und zehn Nationen stammen. Die Kamera wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben.

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

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    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

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    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
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