Vom Klimawandel geprägt - der Süden der Phlegra Montes auf dem Mars
19. Februar 2015
Vom Klimawandel geprägt - der Süden der Phlegra Montes auf dem Mars
Blick auf den Süden der Phlegra Montes
Dieses Bild wurde aus dem hochauflösenden Nadirkanal und den Farbkanälen der HRSC-Kamera an Bord von Mars Express erzeugt. In der Ebene aus erstarrten Lavadecken zeigen Schattierungen des vorherrschenden Ockertons Materialunterschiede an. Zwischen den einzelnen Bergen der Phlegra Montes erkennt man anhand der Variationen in der Rauigkeit der Oberfläche, dass verschiedene geologische Prozesse wie Hangrutschungen oder Spuren, die von früheren Vergletscherungen stammen, zur Landschaftsgestaltung beigetragen haben.
Perspektivischer Blick von den Phlegra Montes auf die Elysium-Vulkanebene
Aus den digitalen Geländemodellen der HRSC-Bilddaten lassen sich perspektivische Ansichten der Marsoberfläche ableiten. Im Hintergrund sieht man, dass - vor vielen Millionen Jahren - dünnflüssige Lava gegen das Hindernis der sehr viel älteren Phlegra-Berge "angebrandet" und erstarrt ist. Diese Lavaströme stammen vermutlich vom Vulkan Hecates Tholus. Aus dem Hochplateau im Vordergrund ragen einzelne Berge mit runden Geländeformen auf. Das Relief zwischen den Hügeln und Bergen wurde durch Hangrutschungen und die Bewegung von Eis im Verlauf früherer Vergletscherungen geprägt.
Topographische Bildkarte des Südteils der Phlegra Montes
Aus den Stereo-Bilddaten des HRSC-Aufnahmesystems lassen sich digitale Geländemodelle ableiten, die jedem Bildpunkt auf der Marsoberfläche einen Höhenwert zuordnen. Das Bezugsniveau für die Höhenwerte ist das sogenannte Areoid, eine gedachte Fläche gleicher Anziehungskraft, die dem Meeresspiegel auf der Erde entspricht. Anhand der Farbskala rechts oben im Bild lässt sich die Verteilung der Höhenwerte anschaulich ablesen. Die höchsten Erhebungen der südlichen Phlegra Montes ragen etwa 2500 Meter aus der Vulkanebene von Elysium empor, unterbrochen von plateauartigen Hochebenen. In der Bildmitte kann man an den Flanken einer Gruppe größerer Hügel mehrere von West nach Ost verlaufende kleine Täler entdecken, die in eine beckenartige Struktur münden.
Wie ein langer, leicht gekrümmter Sporn ragt das Gebirgsmassiv der Phlegra Montes in die nördlichen Tiefebenen des Mars hinein. Die mehrere hundert Kilometer lange Aneinanderreihung zahlreicher Berge, Grate und Hügel liegt östlich des Vulkans Hecates Tholus in der Vulkanregion Elysium. Diese geologische Formation ermöglicht Einblicke in Landschaftsformen, die durch Klimaveränderungen vor vielen Millionen Jahren auf dem Mars geprägt wurden. Die hier gezeigten Aufnahmen wurden mit der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betriebenen, hochauflösenden Stereokamera HRSC auf der ESA-Raumsonde Mars Express gemacht.
Die Drehachse des Mars steht mit einer Neigung von 25,2 Grad fast genauso schräg auf der Bahn des Planeten um die Sonne, wie es bei der Erde der Fall ist - mit derzeit also ähnlicher (wegen der größeren Sonnenentfernung allerdings schwächerer) Sonneneinstrahlung in Abhängigkeit des Breitengrades beziehungsweise der Jahreszeit. Zwischen dem 30. und 50. nördlichen Breitengrad gelegen, befinden sich die Phlegra Montes deshalb gegenwärtig in den gemäßigten Breiten des Mars: auf der Erde vergleichbar mit einem Bergrücken, der sich von Nordafrika bis etwa Frankfurt erstrecken würde.
Prof. Dr. Ralf Jaumann, Leiter der Abteilung Planetengeologie des DLR-Instituts für Planetenforschung, spricht im Interview über die bewegte Klimageschichte des Mars. Er ist Experimentmanager und Co-Investigator der hochauflösenden Stereokamera (HRSC) auf der ESA-Raumsonde Mars Express.
Klimageschichte des Mars
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Klimageschichte des Mars
Prof. Dr. Ralf Jaumann, Leiter der Abteilung Planetengeologie des DLR-Instituts für Planetenforschung, spricht im Interview über die bewegte Klimageschichte des Mars. Er ist Experimentmanager und Co-Investigator der hochauflösenden Stereokamera (HRSC) auf der ESA-Raumsonde Mars Express.
Diese Klimazone war jedoch nicht immer so gegeben. Heute weiß man, dass die Rotationsachse des Mars zyklisch sehr starken Schwankungen unterliegt: Zeitweise ist sie bis zu 60 Grad geneigt - und richtet sich auch wieder auf, so dass die Einstrahlung des Sonnenlichts für unterschiedliche Breitengrade über die Jahrmillionen nicht in der Gleichmäßigkeit erfolgt, wie dies auf der Erde der Fall ist. Das bedeutet, dass es im Laufe der Zeit von Ort zu Ort extreme Klimaveränderungen gibt.
Spuren zeitweiser, vollständiger Vereisung
Das hat zur Folge, dass nicht nur an den Polen des Mars Spuren der Aktivität von polarem Eis zu sehen sind, sondern auch in gemäßigten Breiten und sogar in Äquatornähe. Auch in den Phlegra Montes muss es zeitweise zu massiven Vergletscherungen gekommen sein, wie schon in einer früheren Bildveröffentlichung sehr anschaulich zu sehen ist. Die neuen Bilder der Phlegra Montes stammen vom 8. Oktober 2014 und wurden während des 13.670sten Orbits aufgenommen. Die Bildmitte befindet sich bei etwa 160 Grad östlicher Länge und 31 Grad nördlicher Breite.
Das Wissen um diese "Rahmenbedingungen" hilft die heute sichtbaren Landschaftsformen besser zu verstehen, die in den Phlegra Montes zum Teil durch die Klimaveränderungen und die dadurch hervorgerufenen Prozesse bedingt sind. Nach Radarmessungen zum Nachweis von unterirdischen Eisschichten und Untersuchungen der Landschaftsformen sind zahlreiche Wissenschaftler der Auffassung, dass das Gebiet vor hunderten von Millionen Jahren stark vergletschert gewesen sein muss. Das Alter der Phlegra Montes wurde auf der Grundlage von Kraterhäufigkeitsmessungen auf 3,91 bis 3,61 Milliarden Jahre eingegrenzt - der Bergrücken ist also sehr viel älter als das umliegende Tiefland.
Lava-Decken vom 400 Kilometer entfernten Vulkan Hecates Tholus?
Die HRSC-Aufnahmen zeigen den südlichen Ausläufer der Phlegra Montes. Der Westen (obere Bildhälfte in den Bildern 1, 3 und 5) wird von einer Ebene dominiert, deren glattes Material bis an die Berge heranreicht und deren Basis überdeckt. Bei genauerer Betrachtung erkennt man auf dieser Ebene einige sogenannte Runzelrücken, die beim Erkalten von dünnflüssiger basaltischer Lava entstehen. Möglicherweise haben die Laven, die diese Ebene bilden, ihren Ursprung am Vulkan Hecates Tholus, der sich etwa 450 Kilometer weiter westlich befindet und zu Beginn der Mission Mars Express am 1. März 2004 vorgestellt wurde.
In der Mitte der Bilder 1, 3 und 5 kann man an den Flanken einer Gruppe größerer Hügel mehrere von West nach Ost verlaufende kleine Täler entdecken, die in eine beckenartige Struktur münden. Das Material, das in dieser Vertiefung abgelagert wurde, sieht anders aus als das an den Berghängen - im Vergleich zur Umgebung scheint es stärker von der Erosion angegriffen zu sein. An den am weitesten östlich gelegenen Hügeln (am unteren Bildrand) wölbt sich dieses Material am Fuß dieser Berge stellenweise auf. Das deutet darauf hin, dass es an den westlich davon gelegenen Bergflanken zu Hangrutschungen ganzer Gesteinsdecken gekommen sein muss.
Das HRSC-Experiment
Die High Resolution Stereo Kamera (HRSC) 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 52 Co-Investigatoren, die aus 34 Institutionen und elf Nationen stammen. Die Kamera wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben.
Bildverarbeitung
Die Aufnahmen mit der HRSC (High Resolution Stereo Camera) entstanden am 8. Oktober 2014 während Orbit 13.670 von Mars Express bei etwa 160 Grad östlicher Länge und 31 Grad nördlicher Breite. Die Bildauflösung beträgt 15 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Die Farbdraufsicht (Bild 1) wurde aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und den Farbkanälen der HRSC erstellt; die perspektivische Schrägansicht (Bild 2) wurde aus den Stereokanälen der HRSC berechnet. Das Anaglyphenbild (Bild 3), 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 Draufsicht (Bild 5) beruht auf einem digitalen Geländemodell der Region, von dem sich die Topographie der Landschaft ableiten lässt.
