30. November 2022
Mission Mars Express

Die „Schlan­gen­gru­be“ nord­west­lich von Hel­las

Mehr zu:
Raumfahrt
Unterschiedliche Krater in Mare Serpentis
Un­ter­schied­li­che Kra­ter in Ma­re Ser­pen­tis
Bild 1/7, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Unterschiedliche Krater in Mare Serpentis

Aus der Form von Ein­schlags­kra­tern las­sen sich Schlüs­se über die geo­lo­gi­schen und kli­ma­ti­schen Pro­zes­se bei der Ent­wick­lung ei­ner Ober­flä­che zie­hen. Je äl­ter ein Kra­ter, de­sto stär­ker ist sein über die Ebe­ne ra­gen­der Rand ero­diert. Der Grad und die Art der Fül­lung gibt Auf­schluss über vul­ka­ni­sche oder eis­zeit­li­che Vor­gän­ge. In der Re­gi­on Ma­re Ser­pen­tis im süd­li­chen Mars­hoch­land las­sen sich ex­em­pla­risch un­ter­schied­li­che Vor­gän­ge re­kon­stru­ie­ren, die dort die Land­schaft ver­än­dert ha­ben.
Einsturzkessel im Einschlagskrater
Ein­sturz­kes­sel im Ein­schlags­kra­ter
Bild 2/7, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Einsturzkessel im Einschlagskrater

Im süd­li­chen Mars­hoch­land zeu­gen zahl­rei­che Ein­schlags­kra­ter von der geo­lo­gi­schen und kli­ma­ti­schen Ver­gan­gen­heit des Pla­ne­ten. In der Re­gi­on Ma­re Ser­pen­tis, dem „Meer der Schlan­gen“, ha­ben un­ter­schied­li­che Pro­zes­se ih­re Spu­ren hin­ter­las­sen. Hier ist ein 35 Ki­lo­me­ter großer Kra­ter zu se­hen, auf des­sen Grund sich ei­ne et­wa 20 Ki­lo­me­ter lan­ge, 9 Ki­lo­me­ter brei­te und meh­re­re hun­dert Me­ter tie­fe Gru­be öff­net. Da­bei wer­den ver­schie­de­ne Schich­ten im Un­ter­grund frei­ge­legt. Ei­ni­ge schei­nen aus eckig ab­ge­bro­che­nen Schicht­stu­fen in ei­ner fein­kör­ni­gen Grund­mas­se zu be­ste­hen. Die Ver­wer­fung im In­ne­ren der Gru­be lässt auf ei­ne Ent­ste­hung durch das Ab­sa­cken der Schich­ten in ei­nen dar­un­ter be­find­li­chen Hohl­raum schlie­ßen.
Mare Serpentis: Übersicht der beschriebenen Region
Ma­re Ser­pen­tis: Über­sicht der be­schrie­be­nen Re­gi­on
Bild 3/7, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Mare Serpentis: Übersicht der beschriebenen Region

Das 270 mal 100 Ki­lo­me­ter große, am 1. Mai 2022 vom Ka­me­ra­sys­tem HR­SC auf dem ESA-Or­bi­ter Mars Ex­press auf­ge­nom­me­ne Ge­biet nord­west­lich des rie­si­gen Hel­las-Ein­schlag­be­ckens zeigt meh­re­re geo­lo­gi­sche Land­schafts­for­men, die im Text der Bild­ver­öf­fent­li­chung be­schrie­ben sind. Von links nach rechts: ein 22 Ki­lo­me­ter großer Kra­ter mit fla­chem Bo­den (con­cen­t­ric cra­ter fill and ra­di­al ejec­ta layer); ei­ni­ge klei­ne Tä­ler, die in ei­nen al­ten Ein­schlags­kra­ter füh­ren (small val­leys); ein Kra­ter mit ei­nem Durch­mes­ser von 18 Ki­lo­me­tern, der Ni­schen und Rin­nen in der Wand auf­weist (al­co­ves and chan­nels in cra­ter wall); ein großer Ein­schlags­kra­ter mit ei­nem Durch­mes­ser von 45 Ki­lo­me­tern (dark ero­ded im­pact cra­ter), ein 35 Ki­lo­me­ter großer Ein­schlags­kra­ter, der in­ter­essan­te Ein­bli­cke in den Un­ter­grund frei­gibt (col­laps fea­ture) und klei­ne­re Kra­ter mit eis­rei­cher Fül­lung in ei­nem ge­wun­de­nen Mus­ter (lo­ba­te cra­ter fill).
Die Region Mare Serpentis im Marshochland
Die Re­gi­on Ma­re Ser­pen­tis im Mars­hoch­land
Bild 4/7, Credit: NASA/JPL/MOLA; FU Berlin

Die Region Mare Serpentis im Marshochland

Fast die ge­sam­te Süd­halb­ku­gel des Mars ist um meh­re­re Ki­lo­me­ter hö­her ge­le­gen, als die Nord­halb­ku­gel. Der Ur­sprung die­ser „Di­cho­to­mie“ oder to­po­gra­phi­schen Zwei­tei­lung ist noch nicht klar. Ei­ne ge­si­cher­te Er­kennt­nis ist je­doch, dass der Sü­den des Mars sehr viel äl­ter sein muss als der Nor­den, denn dort sind sehr viel mehr Ein­schlags­kra­ter zu se­hen, die sich im Lau­fe der Zeit an­ge­sam­melt ha­ben. Das Mars­hoch­land ist des­halb mit großer Wahr­schein­lich­keit ein bis zwei Mil­li­ar­den Jah­re äl­ter als der Nor­den. Die­se Be­haup­tung lässt sich an­hand der Kra­ter­häu­fig­kei­ten auf­stel­len, ist aber noch nicht durch Al­ters­be­stim­mun­gen mit der Ra­dioiso­to­pen­me­tho­de be­stä­tigt, die man nur mit Mars-Ge­steins­pro­ben auf der Er­de durch­füh­ren könn­te. Das hier vor­ge­stell­te Ge­biet Ma­re Ser­pen­tis – das „Meer der Schlan­gen“ – be­fin­det sich nicht weit vom 2200 Ki­lo­me­ter großen Ein­schlags­be­cken Hel­las Pla­ni­tia ent­fernt und ist mit sei­nen Land­schafts­for­men ty­pisch für das süd­li­che Mars­hoch­land. Die DLR-Ste­reo­ka­me­ra HR­SC auf der ESA-Son­de Mars Ex­press hat die Re­gi­on wäh­rend Or­bit 23157 fo­to­gra­fiert.
Topographische Bildkarte von Mare Serpentis
To­po­gra­phi­sche Bild­kar­te von Ma­re Ser­pen­tis
Bild 5/7, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Topographische Bildkarte von Mare Serpentis

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 zwei nach vorn und den bei­den nach hin­ten schräg auf die Ober­flä­che ge­rich­te­ten 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 Hö­hen­wer­te ab­le­sen. In der ge­zeig­ten Sze­ne, dem Ge­biet Ma­re Ser­pen­tis („Meer der Schlan­gen“) im süd­li­chen Mars­hoch­land, be­tra­gen die Hö­hen­un­ter­schie­de von den tiefs­ten, in blau dar­ge­stell­ten Ge­bie­ten bis zu den höchs­ten Hoch­land­re­gio­nen (rot und ro­sa) et­wa 2500 Me­ter.
(3D-) Anaglyphenbild von Mare Serpentis
(3D-) Ana­gly­phen­bild von Ma­re Ser­pen­tis
Bild 6/7, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

(3D-) Anaglyphenbild von Mare Serpentis

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 ei­ne räum­li­che Vor­stel­lung der Hö­hen­un­ter­schie­de. Be­ein­dru­ckend ist bei sol­cher Be­trach­tung, dass die un­ter­schied­li­chen, von As­te­roi­den­ein­schlä­gen her­rüh­ren­den Kra­ter wie in das Mars­hoch­land ge­stanzt er­schei­nen – die 3D-Bril­le lässt die ins­ge­samt zwei­ein­halb­tau­send Me­ter Hö­hen­un­ter­schied stei­ler als in der Rea­li­tät er­schei­nen. In­ter­essant ist auch der 3D-Blick in ei­nen 35 Ki­lo­me­ter großen Kra­ter, auf des­sen Grund sich ei­ne et­wa 20 Ki­lo­me­ter lan­ge, 9 Ki­lo­me­ter brei­te und meh­re­re hun­dert Me­ter tie­fe Gru­be öff­net. Da­bei wird der Blick auf ver­schie­de­ne Schich­ten im Un­ter­grund frei, was Fach­leu­te auch ein „geo­lo­gi­sches Fens­ter“ nen­nen.
Dunkle Ablagerungen
Dunk­le Ab­la­ge­run­gen
Bild 7/7, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Dunkle Ablagerungen

Der stark ero­dier­te Rand die­ses 45 Ki­lo­me­ter großen Kra­ters deu­tet auf ein ho­hes Al­ter von mög­li­cher­wei­se mehr als drei Mil­li­ar­den Jah­re hin. Sein fla­cher Bo­den weist ei­ni­ge in­ter­essan­te Ver­wit­te­rungs­spu­ren und ei­ne auf­fäl­li­ge dunk­le Tö­nung auf, die in die­sen kon­trast­ver­stärk­ten Bil­dern bläu­lich dar­ge­stellt ist, in Rea­li­tät aber grau-schwärz­lich er­schei­nen wür­de. Es han­delt sich um dunk­len, vom Wind trans­por­tier­ten Sand, der sei­nen Ur­sprung ver­mut­lich di­rekt un­ter­halb des Kra­ter­bo­dens hat und aus ab­la­ger­ten Schich­ten al­ter vul­ka­ni­scher Asche stammt. Die­se „Asche­la­gen“ wur­den durch Ein­schlä­ge von Aste­ro­iden an­ge­schnit­ten. Da­bei wur­de das fein­kör­ni­ge Ma­te­ri­al frei­ge­setzt und vom Wind ver­bla­sen.

• Spuren von Vulkanismus, Tektonik, Eis und Wasser in dem von Kratern übersäten, alten Hochlandgebiet Mare Serpentis auf dem Mars.
• DLR-Stereokamera HRSC ist seit fast 19 Jahren und bald 24.000 Marsumrundungen im Einsatz.
• Schwerpunkte: Exploration, Planetenforschung, Mars

Unzählige Krater durch Asteroideneinschläge auf anderen Himmelskörpern liefern der Planetenforschung wertvolle Hinweise: Sie sind „Fenster“ in die geologische Vergangenheit, die viereinhalb Milliarden Jahre umfasst. Bilddaten der hochauflösenden Stereokamera HRSC an Bord der ESA-Mission Mars Express zeigen eine Region namens Mare Serpentis, die nordwestlich des riesigen, 2300 Kilometer und mehr als acht Kilometer tiefen Hellas Planitia-Einschlagbeckens liegt. HRSC („High Resolution Stereo Camera“) ist ein Kameraexperiment, das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt wurde und seit Januar 2004 Bilder der Marsoberfläche zur Erde schickt.

Die Region Mare Serpentis (lateinisch für "Meer der Schlangen") wurde nach dem Sternbild Serpens nahe dem Himmelsäquator benannt. Die hier vorgestellte Landschaft umfasst ein Gebiet von 270 Kilometer mal 100 Kilometer und ist damit fast so groß wie das Bundesland Brandenburg. Hier sind Einschlagskrater unterschiedlichen Alters zufällig verteilt. Dabei weisen die jüngeren Krater auf dem Bild noch markante, konturierte Ränder auf. Hingegen sind die Ränder und das Innere der älteren Krater schon viel stärker erodiert und fast eingeebnet.

Der 22 Kilometer große Krater oben links in der Draufsicht (Südwesten) mit dem flachen Boden ist von einer ausgeprägten Auswurfschicht mit vielen radial vom Kraterrand wegführenden Riefen umgeben. Im Vergleich zu den anderen großen Kratern scheint er wegen des deutlich schärfer konturierten Kraterrandes ein jüngerer Impaktkrater zu sein. Ein Teil des bei dem Einschlag herausgeschleuderten Materials landete in drei kleineren, älteren Kratern in unmittelbarer Nähe.

Darüber hinaus weist der Krater eine sogenannte konzentrische Füllung auf („concentric crater fill“ in Bild 3). Dies ist ein typisches Landschaftsmerkmal der mittleren Breiten des Mars (30 bis 60 Grad nördlich und südlich des Äquators) und beschreibt eine relativ gleichförmige, zum Teil geschichtete Füllung um eine gemeinsame Mitte. Sie entsteht, wenn mit Schutt bedeckte Gletscher langsam entlang der Kraterwand nach unten fließen und zentrumsnah auf dem Kraterboden zusammenlaufen. Das Wassereis in diesen Gletschern konnte mit Radardaten des US-amerikanischen Instruments SHARAD auf dem Mars Reconnaissance Orbiter nachgewiesen werden. Die darüberliegende Schicht aus Schutt und Staub bewahrt das Eis vor der Verdampfung im Zuge der Sonneneinstrahlung.

Die kleineren Krater am rechten (nördlichen) Bildrand zeigen ebenfalls eine eisreiche Kraterfüllung, allerdings nicht konzentrisch, sondern in einem gewundenen Muster („lobate crater fill“ in Bild 3). Die ausgeprägten Ränder weisen wiederum auf ein jüngeres Alter dieser Krater hin.

Kleine Täler und Reste von Einschlagskratern

Im unteren linken Teil des Bildes sind einige kleine Täler zu erkennen („small valleys“ in Bild 3), die in einen alten, von der Erosion schon fast vollständig ausradierten Einschlagskrater führen. Diese Täler sind Zeuge einer längst vergangenen Ära mit fließendem Wasser an der Oberfläche des Mars. Dass durch diese Täler tatsächlich Wasser und nicht irgendeine andere Flüssigkeit geflossen ist, haben mineralogische Untersuchungen bestätigt. Im oberen mittleren Teil des Bildes zeigt ein stark eingeebneter Einschlagskrater ebenfalls einige kleine, gewundene Täler, die in die verbliebene Senke des Kraters führen. Unterhalb davon befindet sich ein Krater mit einem Durchmesser von etwa 18 Kilometern, der deutlich sichtbare Nischen und Rinnen in der Wand aufweist („alcoves and channels in crater wall“ in Bild 3). Den Boden bedeckt auch hier eine gewundene, vermutlich eisreiche Füllung, allerdings offenbar in einem früheren Stadium.

Der größte Einschlagskrater auf dem Bild hat einen Durchmesser von 45 Kilometern („dark eroded impact crater“ in Bild 3). Seine Größe und sein stark erodierter Rand deuten auf ein hohes Alter hin, sein flacher Boden weist unregelmäßige Gruben und eine auffällige dunkle Farbe auf. Interessanterweise sind alle Krater auf der rechten Seite des Bildes von dieser dunklen Farbe geprägt, die durch grau-schwarzen, vom Wind transportierten Sand hervorgerufen wird, der in dünnen Schichten die Oberfläche bedeckt. In den kontrastverstärkten Bildern erscheint der Sand bläulich. Es wird vermutet, dass dieses Material seinen Ursprung direkt unterhalb der Krater hat und aus ablagerten Schichten alter vulkanischer Asche stammt. Diese Aschelagen wurden durch die großen Einschlagskrater angeschnitten, wodurch das feinkörnige Material freigesetzt und vom Wind verblasen werden konnte.

Spuren einer ehemals vulkanisch aktiven Region?

Im unteren rechten Teil des Bildes gibt ein weiterer, 35 Kilometer großer Einschlagskrater interessante Einblicke in den Untergrund („collapse feature“ in Bild 3). Hier öffnet sich eine etwa 20 Kilometer lange, 9 Kilometer breite und mehrere hundert Meter tiefe Grube und legt dabei verschiedene Schichten im Untergrund frei. Einige scheinen aus eckigen Gesteinsfragmenten in einer feinkörnigen Grundmasse zu bestehen. Die gekrümmte Form einer markanten Geländestufe im Inneren der Grube lässt auf eine Entstehung durch das Absacken der Schichten in einen darunter befindlichen Hohlraum schließen. Diese Art von Einstürzen ist auch aus vulkanisch aktiven Regionen bekannt, in denen sich alte Lavaröhren oder Magmakammern entleerten und in der Folge Hohlräume im Untergrund schufen, in welche die überdeckenden Gesteinsschichten später bei zu großer Auflast hineinstürzten. Ob diese Einsturzkessel ebenfalls vulkanischen Ursprungs sind, ist noch nicht endgültig erforscht. Die Region im und um das Mare Serpentis war jedenfalls in der Vergangenheit bekanntermaßen vulkanisch aktiv.

Bildverarbeitung

Die Bilder wurden von der HRSC (High Resolution Stereo Camera) am 1. Mai 2022 während Mars Express Orbits 23157 aufgenommen. Die Bodenauflösung beträgt etwa 21 Meter pro Pixel und das Bild ist auf etwa 44 Grad Ost und 30 Grad Süd zentriert. Das Farbbild wurde aus den Daten des Nadirkanals, des senkrecht zur Marsoberfläche ausgerichteten Sichtfeldes, und den Farbkanälen der HRSC erstellt. Die schräge perspektivische Ansicht wurde aus dem digitalen Geländemodell, dem Nadirkanal und den Farbkanälen der HRSC erstellt. Das Anaglyphenbild, 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 farbkodierte topografische Ansicht basiert auf einem digitalen Geländemodell (DGM) der Region, aus dem sich die Topografie der Landschaft ableiten lässt. Der Referenzkörper für das HRSC-DGM ist eine Marsäquipotentialfläche, das so genannte Areoid (vom Griechischen „Ares“ für den Mars), eine globale Kugelfläche identischer Anziehungskraft, die auf der Erde durch den Meeresspiegel verkörpert wird.

HRSC ist ein Kameraexperiment, das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt wurde und betrieben wird. Die systematische Auswertung der Kameradaten fand am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof statt. Die Arbeitsgruppe Planetenforschung und Fernerkundung der Freien Universität Berlin hat die Daten zu den hier gezeigten Bildprodukten verarbeitet.

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.

Kontakt
  • Michael Müller
    Re­dak­teur
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    Kom­mu­ni­ka­ti­on und Pres­se
    Telefon: +49 2203 601-3717
    Fax: +49 2203 601-3249
    Linder Höhe
    51147 Köln
    Kontaktieren
  • Dr. Thomas Roatsch
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
    Kontaktieren
  • Ulrich Köhler
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
    Kontaktieren
  • Dr. Daniela Tirsch
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
    Kontaktieren
DLR-Newsletter

News nach The­men be­stel­len

Abon­nie­ren Sie un­se­re The­men-Newslet­ter und wir schi­cken Ih­nen künf­tig News aus Luft­fahrt, Raum­fahrt, Ener­gie und Ver­kehr ins vir­tu­el­le Post­fach.

Neueste Nachrichten

Hauptmenü