Mars Express - der Klimageschichte des Mars auf der Spur
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Die Gräben des Nils: Beobachtungsziel von Marssonden in der Nähe des Landeplatzes von "Beagle 2"

Farbansicht der Nili Fossae auf dem Mars

Donnerstag, 22. Januar 2015

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  • Blick auf die Nili Fossae
    Blick auf die Nili Fossae

    Die senkrechte Draufsicht in Echtfarben zeigt, dass die Region Nili Fossae stark vom Wind geprägt ist. Neben der von eisenreichen Mineraloxiden typisch ockerfarben getönten Marsoberfläche sind weite Gebiete von sehr dunklem Material bedeckt. Vermutlich handelt es sich dabei um vulkanische Asche oder zu Sand und Staub verwitterte dunkle Vulkangesteine, die an anderer Stelle vom Wind aufgenommen und hier wieder abgelagert wurden. Darauf deutet auch hin, dass dieses Material in Senken und vom Wind geschützten leeseitigen Stellen in höherer Konzentration vorhanden ist.

    Anmerkung zum Copyright:
    Im Dezember 2014 haben sich DLR, ESA und FU Berlin darauf geeinigt, die HRSC-Bilder der Mars Express-Mission unter einer Creative Commons-Lizenz zu veröffentlichen: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO. Diese gilt auch für alle bisher veröffentlichten HRSC-Bilder.

  • Perspektivischer Blick auf Nili Foasse und die Hochlandumgebung
    Perspektivischer Blick auf Nili Foasse und die Hochlandumgebung

    Nili Fossae ist nicht zuletzt wegen seiner vielseitigen Mineralogie ein interessantes Gebiet 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 zirkulierte, immer wieder um. Das Bild zeigt einen Blick über die Hochfläche mit einem Arm der Nili Fossae im Hintergrund. Große Teile der Hochlandumgebung sind von dunklen, fast schwarzen Ablagerungen bedeckt: Dabei handelt es sich vermutlich um Vulkanasche oder Reste von verwitterten vulkanischen Gesteinen, die der Wind hierher transportiert hatte.

    Anmerkung zum Copyright:
    Im Dezember 2014 haben sich DLR, ESA und FU Berlin darauf geeinigt, die HRSC-Bilder der Mars Express-Mission unter einer Creative Commons-Lizenz zu veröffentlichen: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO. Diese gilt auch für alle bisher veröffentlichten HRSC-Bilder.

  • 3D%2dAnsicht (Anaglyphenbild) von Nili Fossae
    3D-Ansicht (Anaglyphenbild) von Nili Fossae

    Aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal des vom DLR betriebenen Kamerasystems HRSC und einem der vier Stereokanäle lassen sich sogenannte Anaglyphenbilder erstellen, die bei Verwendung einer Rot-Blau- oder Rot-Grün-Brille einen realistischen, dreidimensionalen Blick auf die Landschaft ermöglichen. Im Südosten der Region (links unten) ist einer der etwas mehr als tausend Meter tiefen, grabenartigen Täler von Nili Fossae mit dem markanten, kastenförmigen Profil zu sehen; besonders markant treten auch die Krater in dieser Region hervor. Der große Krater rechts zeigt in seinem Zentrum eine von Hügeln umgebene Vertiefung, die vermutlich auf eine Wasserdampf-Explosion im Zuge seiner Entstehung zurückzuführen ist.

    Anmerkung zum Copyright:
    Im Dezember 2014 haben sich DLR, ESA und FU Berlin darauf geeinigt, die HRSC-Bilder der Mars Express-Mission unter einer Creative Commons-Lizenz zu veröffentlichen: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO. Diese gilt auch für alle bisher veröffentlichten HRSC-Bilder.

  • Topographische Bildkarte eines Teils der Nili Fossae
    Topographische Bildkarte eines Teils der Nili Fossae

    Aus den Stereobilddaten des vom DLR betriebenen Kamerasystems HRSC werden topographische Geländemodelle abgeleitet. So lassen sich die Höhenunterschiede in der abgebildeten Landschaft bildlich darstellen. Aus aufnahmetechnischen Gründen ist Norden im Bild rechts. Die Höhenunterschiede zwischen den tiefsten Punkten (dunkelblau) und den am höchsten gelegenen Gebieten (hellgrau/beige) betragen etwa dreitausend Meter. In dieser Darstellung zeichnet sich ein knapp hundert Kilometer langer, fast geradlinig verlaufender Teil eines der Täler von Nili Fossae deutlich ab (links unten). Auch das topographische Profil der verschiedenen Einschlagskrater im umgebenden Hochland tritt deutlich hervor.

    Anmerkung zum Copyright:
    Im Dezember 2014 haben sich DLR, ESA und FU Berlin darauf geeinigt, die HRSC-Bilder der Mars Express-Mission unter einer Creative Commons-Lizenz zu veröffentlichen: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO. Diese gilt auch für alle bisher veröffentlichten HRSC-Bilder.

  • Topographische Übersichtskarte der Nili Fossae
    Topographische Übersichtskarte der Nili Fossae

    Die Nili Fossae, die "Gräben des Nils", befinden sich am Ostrand des großen Isidis-Einschlagsbeckens. Mit der Vulkanregion Syrtis Major bilden die mehrere hundert Kilometer langen Grabenbrüche von Nili Fossae ein konzentrisches, parallel zum Rand des Beckens verlaufendes Muster. Die Nili Fossae fielen den Astronomen bereits im vergangenen Jahrhundert auf, als der Mars nur mit Teleskopen von der Erde aus beobachtet werden konnte.

Die Nili Fossae, (lat.: Gräben des Nils), fielen den Astronomen bereits im vergangenen Jahrhundert auf, als der Mars nur mit Teleskopen von der Erde aus beobachtet werden konnte. Am Ostrand des großen Isidis-Einschlagsbeckens mit der Vulkanregion Syrtis Major bilden die mehrere hundert Kilometer langen Grabenbrüche von Nili Fossae ein konzentrisches, parallel zum Rand des Beckens verlaufendes Muster. Instrumente an Bord der aktuellen Marsorbiter haben gezeigt, dass die Mineralogie in dieser Gegend sehr vielseitig und ungewöhnlich ist. Die vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betriebene Stereokamera HRSC auf Mars Express fotografierte die Nili Fossae am 16. Oktober 2014.

Das Gebiet befindet sich bei 75 Grad östlicher Länge und 24 Grad nördlicher Breite, nordwestlich von Isidis Planitia, einem Becken von etwa 1500 Kilometern Durchmesser. Isidis war als Landestelle für die Mars Express-Landesonde Beagle 2 vorgesehen, deren Verbleib seit dem Abtrennen vom Orbiter am 19. Dezember 2003 ungewiss war: Beagle 2 hätte am 25. Dezember 2003 landen sollen, hat sich aber nie mehr mit einem Funksignal bei der Muttersonde gemeldet. Erst jetzt wurde der verschollene Lander auf Bildern des Mars Reconnaissance-Orbiters der NASA wieder entdeckt. Auf diesen Bildern ist zu erkennen, dass Beagle 2 zumindest nicht auf dem Boden zerschellt ist, da zwei oder sogar drei seiner Sonnensegel ausgeklappt sind. Vermutlich war die Antenne aber nicht einsatzfähig.

Isidis Planitia ist zum einen von intensivem Vulkanismus aus der Frühzeit des Mars geprägt, zum anderen dürften dort aus ehemaligen Flusstälern abgelagerte Sedimente anzutreffen sein, die von fließendem Wasser in die Niederungen des Beckens transportiert wurden. Das Grabensystem der Nili Fossae zeichnet durch ihre halbkreisförmige Krümmung den Rand des Einschlagsbeckens nach (siehe Bild 5). Es handelt sich also um Brüche in der Marskruste, die durch Dehnungsspannung als Folge der Setzungsbewegungen in der Marskruste nach dem Isidis-Einschlag entstanden sind. Als das mehrere Kilometer tiefe Becken durch die Auflast von schweren, eisenreichen Laven weiter abgesenkt wurde, kam es im Kraterrand zu starken Dehnungsspannungen und einem Aufbrechen der Kruste. Ähnliche Spannungsbrüche sind auf der gegenüberliegenden Seite des Einschlagsbeckens in Form der Amenthes Fossae, sozusagen als Pendant zu Nili Fossae, identifizierbar.

Außergewöhnlich vielseitige Mineralogie und Spuren von Methan

Auf den hier veröffentlichten Bildern ist der am weitesten im Osten gelegene bogenförmige Graben mit einer Breite von etwa 20 Kilometern und tausend Metern Tiefe teilweise zu sehen. Die Abhänge, die das Tal begrenzen, sind auffallend steil und geben ihm ein kastenförmiges Profil. Stellenweise erkennt man in den Abhängen Schichtungen im Gestein. Interessant ist das Gebiet der Nili Fossae nicht nur wegen seiner abwechslungsreichen Mineralogie, darunter Tonminerale (sogenannte Phyllosilikate, in deren Kristallstruktur Wassermoleküle eingebaut sind), mit Kalken vergleichbare Karbonate und opalartige, also amorphe Silikate, sondern auch wegen erhöhter Konzentrationen des Spurengases Methan, das mit Teleskopbeobachtungen von der Erde nachgewiesen wurde.

Methan ist ein nur für kurze Zeit stabiles Kohlenwasserstoff-Molekül. Tritt es in erhöhter Konzentration auf, sollte dies ein Hinweis darauf sein, dass das Gas eine "Quelle" hat, die frisches Methan an die Atmosphäre abgibt. Denkbar sind hier zum einen Reste vulkanischer Aktivität in der Marskruste. Methan entsteht aber auch auf biologischem Weg, als Stoffwechselprodukt von Organismen: Ein biologischer Ursprung für das Methan auf dem Mars ist zwar reine Spekulation, kann aber auch noch nicht endgültig ausgeschlossen werden.

Die vielen unterschiedlichen Minerale, die in dieser Landschaft identifiziert wurden, machten die Nili Fossae in den letzten Jahren zu einem wichtigen Ziel für Spektrometerbeobachtungen aus der Umlaufbahn: Neben Mars Express (OMEGA-Experiment) auch mit den beiden NASA-Satelliten Mars Odyssey (THEMIS) und dem Mars Reconnaissance Orbiter (CRISM). Im Laufe der Marsgeschichte wandelten sich die Minerale der ursprünglich dort vorhandenen Gesteine durch den Einfluss von Wasser immer wieder um. Dieses Wasser floss vermutlich nicht nur über den Mars, sondern wirkte in Form von vulkanisch erwärmten, hydrothermalen Lösungen auch in Hohlräumen unter der Oberfläche, wo es durch Spalten zirkulierte.

Explosionen mit unterirdischem Wasserdampf

Die Hochfläche ist von mehreren Senken geprägt, von denen manche in Verbindung mit dem Hauptgraben der Nili Fossae stehen. Sie erinnern an Täler mit rückschreitender Erosion (im Englischen als "sapping valleys" bezeichnet). Die rückschreitende Erosion wird in solchen Tälern durch Grundwasser verursacht, das unter der Geländekante am hinteren Talende austritt. Die dadurch entstehenden Hohlräume stürzen ein, und das erodierte Material wird durch fließendes Wasser entlang des Talverlaufs abtransportiert. So schneidet sich die Wasserquelle mit dem immer länger werdenden Tal langsam in das bestehende Plateau ein.

In der rechten Bildhälfte der Bilder 1, 3 und 4 ist ein großer Einschlagskrater mit einem Durchmesser von 55 Kilometern zu sehen, in dessen Mitte sich eine zweihundert Meter tiefe Kuhle befindet. Sie ist umgeben von einem Ring aus Material, das offensichtlich aus dieser Vertiefung stammt. Die Wissenschaftler nehmen an, dass Wasser oder Eis in der Marskruste durch die große Energie des Asteroiden-Einschlags (die an diesem Punkt ihren höchsten Wert erreichte) schlagartig erhitzt und verdampft wurde. Der erhitzte Wasserdampf dehnte sich aus, und es kam zu einer unterirdischen Explosion, die sich nach oben Bahn brach. Dabei wurde die Kruste zerrüttet, teilweise sogar durchbrochen und ein solches Loch verursacht. Eine große Menge des durchstoßenen Gesteins wurde nach oben geschleudert und anschließend in der Umgebung wieder abgelagert.

  • 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 16. Dezember 2014 während Orbit 13.699 von Mars Express bei etwa 24 Grad nördlicher Länge und 75 Grad östlicher Breite. Die Bildauflösung beträgt etwa 18 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 4) beruht auf einem digitalen Geländemodell der Region, von dem sich die Topographie der Landschaft ableiten lässt.

Zuletzt geändert am:
16.05.2018 10:37:03 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 67055-303