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Mission Mars Express

Die Gräben des Nils auf dem Mars

Donnerstag, 22. November 2018

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  • Der Übergang von Hoch%2d zu Tiefland bei Nili Fossae auf dem Mars
    Der Übergang von Hoch- zu Tiefland bei Nili Fossae

    Die Dichotomiegrenze, der Übergang zwischen dem Marshochland und den Tiefebenen der nördlichen Hemisphäre, wurde im Verlauf der Marsgeschichte durch Erosion "angenagt". Dabei entwickelte sich das heutige Landschaftsbild einer vielfältig gegliederten und stark zerfurchten Oberfläche. Das etwa zwei- bis dreitausend Meter hohe Plateau des Hochlands wurde von Eis, Wasser und Wind, stellenweise auch von Vulkanismus und Tektonik, also Kräften aus dem Innern des Planeten, verändert. Nach Norden abfließendes Wasser erodierte die Geländekante und präparierte die frei stehenden Insel- oder "Zeugenberge" und Hügel des Vorlands heraus. Wind verfrachtete vulkanischen Sand und Staub in die dabei entstandenen Täler und Senken des nördlichen Vorlands (Norden ist im Bild rechts). Um die Details auf der Marsoberfläche besser unterscheiden zu können, wurde der Kontrast in den einzelnen Farbkanälen verstärkt - aus diesem Grund haben die dunklen Staub- und Sandsedimente teilweise einen dunkelblauen Farbton.

  • Perspektivischer Blick von Südosten auf ein Tal im Norden der Nili Fossae
    Perspektivischer Blick von Südosten auf ein Tal im Norden der Nili Fossae

    Das Gebiet der Nili Fossae und der sehr abwechslungsreichen Übergangszone vom Marshochland zu den nördlichen Tiefebenen ist geologisch, aber auch mineralogisch bedeutsam. In der Mitte des Bildes ist ein alter Schwemmfächer auszumachen, der vermutlich durch den Abfluss von Wasser aus dem höher gelegenen Tal und der Ablagerung mitgeführten Materials in das breite, untere Tal entstanden ist. Spektroskopie-Experimente auf mehreren Orbitern identifizierten an den Rändern und auf dem Grund einiger Täler zum einen wasserhaltige Tonminerale, die vermutlich ein Verwitterungsprodukt von vulkanischem Basaltgestein sind und dort in wässriger Umgebung abgelagert wurden. Nili Fossae ist aber eine der wenigen Stellen auf dem Mars, an denen auch Karbonate entdeckt wurden. Die am weitesten verbreiteten Karbonate auf der Erde sind Kalksteine (Kalziumkarbonat oder Kalzium-Magnesiumkarbonat, Dolomit) und das Ergebnis der Sedimentation von Kalkskeletten abgestorbener Kleinstorganismen. In Nili Fossae fand man das Karbonat Magnesit oder Magnesiumkarbonat. Das Magnesium stammt vermutlich vom Silikatmineral Olivin, dem häufigsten Bestandteil von Basalt.

  • Topographische Übersicht der Nili Fossae auf dem Mars
    Topographische Übersicht der Nili Fossae auf dem Mars

    Die Nili Fossae, die "Gräben des Nils", sind ein bis zu 30 Kilometer breites, tektonisches Grabensystem an der Grenze zwischen dem Hochland des Mars und seinen nördlichen Tiefebenen. Der Übergang zwischen den beiden topographischen Hauptlandschaften auf dem Mars, die sogenannte Dichotomiegrenze, ist hier besonders typisch ausgeprägt: Die flachen Hochlandebenen bilden eine nach Norden abbrechende Geländekante von mehreren Tausend Metern Höhe. Im Vorland existieren noch einzelne, von der Erosion verschonte Tafelberge, und, weiter nördlich, erstreckt sich ausgedehntes hügeliges Terrain. Die hochauflösende DLR-Stereokamera HRSC auf der ESA-Raumsonde Mars Express scannte das Gebiet am 26. Februar 2018 aus etwa 400 Kilometer Höhe während Orbit 17.916.

  • Topographische Bildkarte der Region nördlich der Nili Fossae
    Topographische Bildkarte der Region nördlich der Nili Fossae

    Aus den unter verschiedenen Winkeln aufgenommenen Bildstreifen des HRSC-Kamerasystems auf Mars Express werden digitale Geländemodelle der Marsoberfläche berechnet, die für jeden aufgenommenen Bildpunkt eine Höheninformation beinhalten. Das Referenzniveau, auf den sich die Höhenangaben beziehen, ist eine gedachte Fläche gleicher Anziehungskraft, wie es auf der Erde der Meeresspiegel darstellt. Diese sogenannte Äquipotentialfläche hat die Form eines zweiachsigen Ellipsoids und wird in Anlehnung an das griechische Wort für Mars, Ares, Areoid genannt. Norden ist in der Darstellung rechts.
    Durch die Farbkodierung des digitalen Geländemodells (oben rechts) lassen sich die Höhenunterschiede gut erfassen: Das topographische Profil der Region umfasst etwa 4000 Höhenmeter: von den höchsten Regionen des Marshochlandes im Süden (beige und hellbraun) bis zu einigen flachen Senken im vorgelagerten Tiefland (azurblau) sind das etwa so viele Höhenmeter wie vom Gipfel des Mont Blanc bis zum Rhonetal bei Lyon. Die tafelbergartigen "Zeugenberge" im erodierten Übergang zwischen Hoch- und Tiefland ragen etwa 2000 Meter aus der Ebene empor.

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    3D-Ansicht des nördlichen Teils der Region Nili 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 Stereokanäle lassen sich sogenannte Anaglyphenbilder erzeugen. Sie ermöglichen bei der Verwendung einer Rot-Blau- oder Rot-Grün-Brille einen realistischen, dreidimensionalen Blick auf die Landschaft.
    Die zerfurchte Landschaft am nördlichen Rand des Marshochlandes mit ihren zahlreichen Tafelbergen, Hügeln und aus dem Hochland kommenden Tälern ist für eine Betrachtung in 3D sehr gut geeignet. Das topographische Profil von insgesamt 4000 Metern Höhenunterschied lässt erahnen, dass vielfältige geologische und erosive Prozesse zum heutigen Landschaftsbild beitrugen. Die dunklen Flächen sind von vulkanischem Sand und Staub bedeckt, der von den Winden auf dem Mars hierher verfrachtet wurde.

  • Die Region in der Nähe der Nili Fossae, die auf diesen Bildern der HRSC-Kamera zu sehen ist, befindet sich an der Hochland-Tiefland-Grenze des Mars. Sie ist eines der markantesten topographischen Merkmale unseres Nachbarplaneten.
  • Das Gebiet ist insbesondere wegen seiner vielseitigen Mineralogie interessant für die Marsforschung. Hier weisen Tonminerale und Karbonate, die mithilfe unterschiedlicher Instrumente entdeckt wurden, auf frühere Wasservorkommen hin.
  • Schwerpunkt(e): Raumfahrt, Planetenforschung

Diese Bilder der hochauflösenden Stereokamera HRSC, die vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betrieben wird, zeigen eine Region in der Nähe der Nili Fossae. Die Nili Fossae, oder "Gräben des Nils", befinden sich an der Hochland-Tiefland-Grenze des Mars. Das ist eine topographische Geländekante zwischen dem südlichen Marshochland und dem nördlichen Marstiefland. Tafelberge, Täler und viele kleine Hügel kennzeichnen die Landschaft, die von der Abtragung durch Wasser geprägt wurde. Das HRSC-Experiment befindet sich an Bord der ESA Mission Mars Express, die seit 2003 den Mars umkreist.

Auf den Bildern ist eine Hügellandschaft zu sehen, die von zahlreichen Furchen durchzogen ist. Dieses Gebiet liegt an der sogenannten Dichotomiegrenze oder auch Hochland-Tiefland-Grenze des Mars. Die ausgeprägte Zweiteilung in ein älteres, von Kratern übersätes Hochland südlich des Äquators und eine Tiefebene im Norden des Planeten ist eines der markantesten topographischen Merkmale unseres Nachbarplaneten. Der Übergang ist meist durch eine steile Geländekante markiert, in deren Vorland sich zahlreiche Insel- oder "Zeugenberge" befinden, die Überreste des Hochlands darstellen und der Erosion länger widerstehen konnten. Entlang der Dichotomiegrenze sind häufig die Spuren der Aktivität von Gletschern und Eis zu beobachten, die eine starke Vereisung in der Vergangenheit aufzeigen.

Der südliche Bereich mit plateauartigen Felsen (links in den Bildern 1, 4, 5) liegt deutlich höher verglichen zu den Gebieten weiter im Norden (rechts), die überwiegend aus kleineren Tafelbergen und Hügeln bestehen. Die dazwischenliegenden Vertiefungen wurden durch Erosionsprozesse in der Marsvergangenheit geschaffen. Wasser und Eis haben über Millionen von Jahren das Gesteinsmaterial hangabwärts in das Flachland transportiert. Besonders deutliche Spuren dieser Fließprozesse sind vor allem in den schmalen Tälern zu finden, in denen linienartige Strukturen auf Materialtransport durch Wasser beziehungsweise Eis hindeuten. Die Erhebungen im sich nördlich anschließenden Flachland sind Zeugen des ehemaligen Geländeniveaus und bestehen vermutlich aus resistenterem Material.

Ein heute noch aktiver Prozess auf der Marsoberfläche ist der Transport von Sand und Staub durch Wind. Sichtbare Spuren davon findet man in den mit dunklem Material gefüllten Vertiefungen. Der dunkle Sand ist vulkanischen Ursprungs und bildet weit ausgedehnte Sand- und Dünenfelder.

Tonminerale und Karbonate weisen auf frühere Wasservorkommen hin

Das Gebiet der Nili Fossae ist insbesondere wegen seiner vielseitigen Mineralogie interessant für die Marsforschung. Im Laufe der geologischen Entwicklung des Planeten wandelten sich die Minerale der ursprünglich hier vorhandenen Gesteine durch den Einfluss von Wasser, das über die Oberfläche floss, aber auch - vermutlich durch vulkanische Wärme erhitzt - durch Spalten und Risse in der Gesteinskruste als 'hydrothermale' Lösungen zirkulierte, immer wieder um.
An mehreren Stellen sind Spuren dieser Mineralumwandlungen durch den Einfluss von Wasser zu finden. Instrumente zur Erkundung der mineralogischen Zusammensetzung des Marsgesteins, wie zum Beispiel das Spektrometer OMEGA an Bord von Mars Express, haben in dieser Region unter anderem Tonminerale entdeckt, in deren Kristallstruktur Wassermoleküle eingebaut sind. Das Vorhandensein dieser wasserhaltigen Minerale erlaubt Rückschlüsse auf die Bildungsbedingungen und das frühere Marsklima.

In Nili Fossae wurden aber auch Karbonate entdeckt, die wir auf der Erde hauptsächlich als Kalksteine (Kalziumkarbonat) oder Dolomit (Kalzium-Magnesiumkarbonat) kennen und das Ergebnis der Sedimentation von Kalkskeletten abgestorbener Kleinstorganismen sind. In Teilen von Nili Fossae entdeckte das Spektrometer CRISM auf dem Mars Reconnaissance Orbiter der NASA das Magnesiumkarbonat Magnesit, das dort wahrscheinlich aus dem im Vulkangestein enthaltenen Mineral Olivin gebildet wurde.

  • Bildverarbeitung

    Die Aufnahmen mit der HRSC (High Resolution Stereo Camera) entstanden am 26. Februar 2018 während Orbit 17.916 von Mars Express. Die Bildauflösung beträgt 18 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Die Bildmitte liegt bei etwa 78 Grad östlicher Länge und 28 Grad nördlicher Breite. Die Farbaufsicht wurde aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und den Farbkanälen der HRSC erstellt, die perspektivische Schrägansicht wurde aus den Stereokanälen 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 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 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) Prof. Dr. Ralf Jaumann besteht aus 51 Co-Investigatoren, die aus 35 Institutionen und 11 Nationen stammen. Die Kamera wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben.

Zuletzt geändert am:
22.11.2018 11:02:53 Uhr

Kontakte

 

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

Politikbeziehungen und Kommunikation

Tel.: +49 2203 601-2867

Fax: +49 2203 601-3249
Prof. Dr. Ralf Jaumann
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Planetenforschung, Planetengeologie

Tel.: +49 30 67055-400

Fax: +49 30 67055-402
Ulrich Köhler
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

DLR-Institut für Planetenforschung

Tel.: +49 30 67055-215

Fax: +49 30 67055-402
Dr. Daniela Tirsch
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

DLR-Institut für Planetenforschung

Tel.: +49 30 67055-488

Fax: +49 30 67055-402