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Methankonzentration auf dem Mars: Die Grafik zeigt die berechneten Methankonzentrationen in Teilen pro Million (parts per billion, ppb) auf dem Mars während des Sommers auf der Nordhalbkugel. Violett und blau verweisen auf wenig Methan, rote Bereiche signalisieren große Mengen. | Copyright: NASA

Mainz (Deutschland) - Seit neun Jahren schon sorgt der Nachweis großer Mengen von Methangas in der Marsatmosphäre, die von der Oberfläche aufsteigen, für hitzige Diskussionen über deren Ursprung. Schließlich ist eine der Hauptquellen von Methan auf der Erde biologische Prozesse - alternativ könnte das Gas aber auch durch geologische Prozesse wie Vulkanismus freigesetzt werden (...wir berichteten, s. Links). Jetzt liefert ein Team internationaler Wissenschaftler eine weitere Erklärung, wonach starke UV-Strahlung auf dem Roten Planeten Methan wahrscheinlich aus organischem Material freisetzt, das Meteoriten auf die Oberfläche mitbringen.

Während bislang immer noch der Beweis für die tatsächliche Quelle des Mars-Methans fehlt, konnten Forscher des Max-Planck-Instituts für Chemie (MPIC) in Mainz und der Universitäten in Utrecht und Edinburgh jetzt zeigen, dass Methan aus einem Meteoriten entweicht, wenn man ihn unter simulierten Mars-Bedingungen mit ultraviolettem Licht bestrahlt.

Tatschlich, so erläutert die Pressemitteilung des MPIC (mpic.de), treffen auf der Marsoberfläche kontinuierlich Meteoriten und interplanetarer Staub aus dem Weltall auf, die kohlenstoffhaltige Verbindungen mit sich führen. Hieraus schließen die Forscher, dass auch aus ihnen durch energiereiche UV-Strahlung Methan entweicht.

Insgesamt werden pro Jahr zwischen 200 und 300 Tonnen Methan in die Marsatmosphäre eingegeben - ein Umstand, den beide bislang konkurrierende Theorien (biologisch vs. Geologisch) nur schwer erklären konnten.

Die Meteoriten-Theorie hingegen könne entsprechende Mengen durchaus erklären: "Methan entsteht aus unzähligen kleinen Mikro-Meteoriten und interplanetaren Staubteilchen, welche aus dem Weltall auf der Marsoberfläche landen", erläutert Frank Keppler, Erstautor der jetzt im Fachmagazin "Nature" veröffentlichten Studie und ergänzt: "Die Energie liefert die extrem starke ultraviolette Strahlung.“

Im Gegensatz zur Erde besitzt der Mars keine schützende Ozonschicht, die den größten Teil der UV-Strahlung aus dem Weltall absorbieren könnte. Zudem ist die Marsatmosphäre sehr dünn, so dass im Vergleich zur Erde ein wesentlich geringerer Teil des Meteoritenmaterials beim Eintritt in die Atmosphäre verglüht.

Gemeinsam mit ihren Kollegen bestrahlten die Mainzer Forscher Proben des Murchison-Meteoriten mit ultraviolettem Licht. "Der Meteorit enthält mehrere Prozent Kohlenstoff und hat eine ähnliche chemische Zusammensetzung wie die Hauptmenge des Meteoritengesteins, das auf dem Mars landet", sagt der Kosmochemiker Ulrich Ott.

Der rund 4,6 Milliarden Jahre alte Meteorit selbst schlug 1969 in der australischen Stadt Murchison ein. Die Forscher wählten bei der UV-Bestrahlung identische Bedingungen wie auf dem Mars, wodurch fast augenblicklich beträchtliche Mengen Methan aus dem Meteoriten entwichen. Ihre Schlussfolgerung: Kohlenstoffhaltige Verbindungen im Meteoritengestein werden durch das energiereiche UV-Licht zersetzt, wobei sich Methanmoleküle bilden.

Da die Temperatur auf dem Roten Planeten von minus 143 Grad Celsius an den Polen bis zu plus 17 Grad Celsius am Marsäquator schwankt, untersuchten die Forscher zudem die Meteoritenproben auch bei entsprechenden Temperaturen: "Je wärmer es wurde, umso mehr Methan gaben die Meteoritenstückchen ab. Diese Temperaturabhängigkeit stimmt auch mit den unterschiedlichen Methankonzentrationen an verschiedenen Stellen der Marsatmosphäre überein. So fand man in Infrarot-Spektren das meiste Methan in der Äquatorgegend, dort wo es für Marsverhältnisse am wärmsten ist."

Während die Ergebnisse die Theorie, nach der das Mars-Methan ein Beweis für dortiges Leben ist, in Frage stellt, wollen die Forscher die Hypothese der Marsmikroben aber nicht gänzlich ausschließen, denn während der hier gefundene Prozess zwar unvermeidbar ist, sei es "durchaus möglich, dass weitere Prozesse zur Methanproduktion beitragen."

Die Ergebnisse der Mainzer Forscher widersprechen jedoch zugleich auch den Schlussfolgerungen der Autoren einer früheren Studie, die Meteoriten als Ursprung des Mars-Methans noch 2009 ausgeschlossen hatten. Damals erklärten die Forscher um Dr. Richard Court vom Imperial College London im Fachmagazin "Earth and Planetary Science Letters", dass durch diesen Prozess nicht genügend Gas erzeugt werden kann, um die gemessenen Werte zu erklären (...wir berichteten).

Mehr Details zur Entstehung von Methan und vielleicht sogar eine abschließende Klärung, ob es Leben auf dem Mars gibt, erhoffen sich die Forscher vom Mars Rover Curiosity, der nach den Plänen der NASA Anfang August auf dem Roten Planeten eintreffen soll.

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Geowissenschaftler erkennen in diesen zungenzungenförmig gelappten Hängen Hinweise auf zumindest zeitweise vorhandenes und aktives flüssiges Wasser auf dem Mars. | Copyright: Göteborgs Universitet, gu.se

Göteborg (Schweden) - Eine aktuelle Studie internationaler Wissenschaftler belegt ein weiteres Mal, dass der Mars noch in geologisch junger Vergangenheit von flüssigem Wasser verändert wurde. Diese Erkenntnis verweist auch darauf, dass der Rote Planet auch lebensfreundlich gewesen sein könnte und zeichnet zugleich ein neues Bild möglichen Marslebens und vergangener Klimata.

Wie das Team aus Wissenschaftlern um Andreas Johnsson von der schwedischen Göteborgs Universitet, zu dem auch Forscher der Universität Münster und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) gehören, aktuell im Fachmagazin "ICARUS" berichten, offenbaren sich anhand der Marsoberfläche gerade in der nördlichen Hemisphäre des Roten Planeten zahlreiche Geländemerkmale, die mit großer Wahrscheinlichkeit auf eine Wechselspiel zwischen Frost- und Tauzyklen zurück zuführen sind.

"Vergleichbare Prozesse sind von irdischen arktischen Permafrost-Regionen bekannt und verursachen die Bildung von sogenannten Solifluktionsloben, also zungenförmig gelappten Hängen", so Johnsson. "Unsere Interpretation dieser geologischen Strukturen auch auf dem Mars ist die, dass während Tauperioden flüssiges Wasser im Boden vorhanden war."

Zu diesen Zeiten, als das Eis schmolz, wurde - so erläutern die Forscher - das Sediment in der Nähe der Oberfläche mit Schmelzwasser gesättigt und geriet dadurch auf den darunter liegenden, immer noch gefrorenen Permafrost-Schichten langsam ins Abwärtsrutschen.

"Man kann derartige Strukturen in direkter Näher zu den sogenannten Abflussrinnen (Gullies, wir berichteten, s. Links) finden", so Johnsson. Von diesen Strukturen gehen Forscher schon seit längerer Zeit aus, dass sie unter Beteiligung von flüssigem Wasser entstanden sind.

"Die Frage, die wir uns gestellt haben, war jene, ob im Falle, dass flüssiges Wasser in lokalen Nischen (vor allem etwa in Einschlagskratern - dort also, wo die bislang die meisten Gullies entdeckt werden konnten) auftreten kann, wir dann dort nicht auch weitere Anzeichen für Tauprozesse und von Schmelzwasser ausgelöste Effekte sehen sollten?"

In ihrer Studie konzentrierten sich die Forscher aktuell auf die nördliche Hemisphäre des Mars und verglichen die dortigen fraglichen Landformen mit ähnlichen bekannten Strukturen von sogenanntem Erdfließen (Solifluktion) auf Svalbard (Spitzbergen)


Andreas Johnsson vor Solifluktionsloben auf Spitzbergen. | Copyright: Göteborgs Universitet, gu.se

"Die entdeckten Solifluktionsloben belegen, dass Tauvorgänge möglicherweise in der Marslandschaft weiter verbreitet waren als bislang angenommen", erläutert Johnsson das Ergebnis der Studie. "Konsequenterweise muss es flüssiges Wasser also auch in größeren Flächen gegeben haben. Diese Erkenntnis ist von besonderer Bedeutung für unser Verständnis vergangener Klimata auf dem Mars."

Die Ergebnisse belegen demnach, dass entweder unsere bisherigen Modelle des vergangenen Marsklimas überholt werden müssen, um so auch diese Geländeformen erklären zu können oder, dass ein weiterer Faktor vor Ort am Werk gewesen ist.

Seit der Mission des "Mars Phoenix Lander" ist bekannt, dass der Marsboden reich an Salzen ist und dass dies sich auf den Gefrierpunkt von Wasser auf bzw. im Marsboden auswirken könnte und so Wasser selbst bei Temperaturen unter Null Grad und niedrigem atmosphärischem Druck flüssig bleiben könnte.

Das flüchtige Auftreten von flüssigem Wasser spielt nicht zuletzt auch eine wichtige Rolle bei der Suche nach Leben auf dem Mars, da frühere Studien gezeigt haben, dass zahlreiche irdische Organismen auch lange Dürrezeiten gänzlich ohne und in sehr kalten Regionen der Erde überstehen können. Vorausgesetzt, ihnen steht zumindest ab und zu flüssiges Wasser zur Verfügung.

"Auf dem Mars könnten die diskutierten Landformen nahe legen, dass Eis während wärmerer Perioden schmilzt und den Untergrund oberflächig mit Wasser anreichert, bevor dieses wieder während einer neuen Kälteperiode gefriert", so Johnsson.

Dieser Vorgang sei möglicherweise jahreszeitlich bedingt und stehe mit der einst stärker geneigten Achse des Roten Planeten in Verbindung. "Vor dem Hintergrund der unterschiedlichen Klimata des Mars wäre es durchaus vorstellbar, dass sich diese Bedingungen wieder einstellen. Es sollte jedoch hervorgehoben werden, dass die Interpretation von Geländeformen problematisch sein kann, da auch gänzlich unterschiedliche Prozesse ähnlich erscheinende Strukturen erzeugen und hinterlassen können."

Dennoch, so der Geowissenschaftler abschließend, "legen die vergleichbare Morphologie, die morphometrischen Verhältnisse und die Nähe zu den Abflussrinnen nahe, dass die (in der Studie beschriebenen und diskutierten) Landformen durch Soliflktion (also das Abrutschen von mit Wasser gesättigter Sedimente auf Untergrundfrost), entstanden sind.

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Illustration des vermuteten inneren Aufbaus des Mars. | Copyright: NASA

Washington (USA) - Bislang galt die Erde als einziger bekannter Planet im Sonnensystem mit großen Wasserspeichern in seinem Innern. Jetzt aber haben US-Wissenschaftler den Wassergehalt zweier Marsmeteoriten aus dem Innern des Roten Planeten gemessen und entdeckt, dass dieser deutlich höher ist als bislang vermutet und sogar dem der Erde entspricht. Die Ergebnisse haben nicht nur gravierende Auswirkungen auf unsere bisherige Vorstellung von der geologischen Vergangenheit des Mars - sie erhöhen erneut die Wahrscheinlichkeit, dass auch der Mars Leben hervorgebracht haben könnte.

Wie Francis McCubbin von der University of New Mexico und Erik Hauri von der Carnegie Institution aktuell im Wissenschaftsjournal "Geology" berichten, handelt es sich bei den nun untersuchten Meteoriten um sogenannte shergottitische Marsmeteoriten.

Diese vergleichsweise jungen Meteoriten entstanden durch das teilweise Schmelzen des Planetenmantels - jener Planetenschicht also, die sich direkt unter der äußersten Schicht, der sogenannten Kruste, befindet - und kristallisierten entweder in flachen Untergrundschichten oder an der Oberfläche aus. Zur Erde gelangten die beiden Marsmeteoriten vor rund 2,5 Millionen (sic. - Anm. d. GreWi-Redaktion: Wir vermuten, dass bei dieser Angabe im Original möglicherweise ein Schreibfehler unterlaufen ist und statt "millions", also Millionen, "billions" und somit "Milliarden" gemeint sind?) Jahren wahrscheinlich als Auswurfmaterial eines Meteoriten oder Kometeneinschlags auf dem Mars. Anhand der Geochemie solcher Meteoriten können Wissenschaftler umfangreiche Informationen über Prozesse gewinnen, die der Mutterkörper der Meteoriten - in dem Fall also der Planet Mars - in seiner Vergangenheit durchlaufen haben muss.

"Die beiden Meteoriten weisen eine jeweils sehr unterschiedliche Entstehungsgeschichte auf", erklärt Hauri. "Einer durchlief während seiner Entstehung eine starke Durchmischung mit anderen Elementen, während der zweite diese Eigenschaften nicht aufzeigt."

"Wir haben nun den Wassergehalt des Minerals Apatit im Innern der beiden Meteoriten (mittels Sekundärionen-Massenspektrometrie) analysiert und dabei entdeckt, dass sich beide in diesem Aspekt kaum voneinander unterscheiden, obwohl die Chemie ihrer Spurenelemente deutlich unterschiedlich ist. Die Ergebnisse legen nahe, dass das Wasser während der Entstehung der Meteoriten in diese eingelagert wurde und damit auch, dass der Mars damals in der Lage war, Wasser in seinem Innern einzulagern."

Basierend auf dem Wassergehalt des Minerals schätzen die Wissenschaftler, dass der Marsmantel, aus dem die Meteoriten stammen, einst zwischen 70 und 300 Teile pro Million (ppm = parts per Million) an Wasser aufwies. Zum Vergleich: Der obere Erdmantel beinhaltet heute noch einen ähnlichen Wasseranteil von 50-300.

"Unsere Ergebnisse stellen einen wesentlichen Beweis für die Anwesenheit von flüssigem Wasser an der Oberfläche des Mars über längere Zeiträume dar", so Hauri. "Vor diesem Hintergrund ist es interessant zu fragen, warum frühere Schätzungen immer von einem trockenen Planeteninneren ausgingen. Die neuen Ergebnisse machen absolut Sinn legen zugleich nahe, dass Vulkane die Hauptquelle des Oberflächenwassers waren."

"Unsere Studie", so fügt McCubbin hinzu, "erklärt damit nicht nur, wie der Mars zu seinem Wasser kam, sondern beschreibt auch einen Mechanismus eines Wasserstoffspeichers in allen erdartigen Planeten zur Zeit ihrer Entstehung und Entwicklung".

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Simulation des Auswurfs von Marsmaterial bei größeren Einschlägen auf dem Mars in Bezug zu den Umlaufbahnen der beiden Marsmonde Deimos und Phobos. (Illu.). | Purdue University, Loic Chappaz

West Lafayette (USA) - Bei der Suche nach Leben im Mars-System schlagen US-Wissenschaftler nun erneut eine Mission zum Marsmond Phobos vor. Einstiges Marsleben könnte durch große Asteroideneinschläge und mit deren Auswurfmaterial auf den Marsmond gelangt und dort heute noch zu finden sein.

"Allerdings sprechen wir hier von Mikroben und nicht von kleinen grünen Männchen", erläutert Professor Jay Melosh von der Purdue University schon vorab. "Eine Probe von Phobos, der sehr viel einfacher zu erreichen ist als der Mars selbst, würde mit großer Wahrscheinlichkeit Material vom Mars beinhalten, das durch große Asteroideneinschläge einst vom Mars losgeschlagen wurde. Wenn also während der vergangenen 10 Millionen Jahre Leben auf dem Mars existiert hat oder sogar immer noch existiert, so könnte eine Mission zu Phobos dort Beweise dafür finden."

Melosh selbst stand einem Team aus Wissenschaftlern vor, das vor dem Hintergrund der gescheiterten russischen Phobos-Mission "Grunt" im Auftrag der NASA ergründen sollte, ob Proben von Phobos genügend geologisch jüngeres Marsmaterial enthalten könnten, sodass darin Marsorganismen enthalten sein könnten. Die Studie wurde trotz des Fehlschlags von "Phobos Grunt" (...wir berichteten) weitergeführt, um möglicherweise für die Neuausrichtung des Mars-Programms der NASA (...wir berichteten) genutzt werden zu können.

Eine Erkundung von Phobos könnte demnach ein wichtiges Ziel des "Mars Exploration Program" der NASA sein, wie es die Ziele einer bemannten Erkundung des Mars jedoch mit reduzierten Kosten und Risiken erreichen könnte.

Anhand von Modellberechnungen auf der Grundlage der Einschlagskraterverteilung und der Umlaufmechanik von Phobos um den Mars, berechneten die Forscher, wie viel mars'sches Auswurfsmaterial auf diese Weise auf Phobos landet.

Laut den Forschern könnte eine 200-Gramm-Probe entsprechenden Auswurfsmaterials eines Asteroideneinschlags auf dem Mars etwa ein Zehntel Milligramm Oberflächenmaterial vom Mars beinhalten, das innerhalb der letzten 10 Millionen Jahre vom Mars weggesprengt wurde. Dieser Anteil könnte wiederum im besten Fall 50 Milliarden einzelne Partikel vom Mars beinhalten. Insgesamt könnte eine Phobos-Proben bis zu 50 Milligramm Marsoberflächenmaterial beinhalten, das junger als 3,5 Milliarden Jahre alt ist.

"Für unsere Einschätzung sind die jeweiligen Zeitspannen von besonderer Bedeutung, da aufgrund der intensiven Strahlenbelastung auf Phobos mögliches einst biologisches Material nach 10 Millionen Jahren zerstört worden ist" so Kathleen Howell. "Natürlich wäre auch älteres Marsmaterial bestenfalls noch reich an Informationen, doch schwindet mit dem Alter zusehends die Chance, in diesem auch noch auf Spuren von Leben zu entdecken oder sogar lebensfähige Organismen zur Erde zurückbringen zu können."

Die Wahrscheinlichkeit, dass Partikel vom Mars auf Phobos landen, hängt dabei zum einen von der Kraft des Einschlags und zu anderen vom Ort des Einschlags ab. "Wir schätzen, dass es innerhalb der vergangenen 10 Millionen Jahre mindestens vier sehr große Einschläge dieser Art auf dem Mars gegeben hat und haben uns auf die besonders großen Einschlagskrater konzentriert", so Howell weiter. "Wie sich herausstellte, ist es ganz gleich, wo Phobos sich gerade auf der Umlaufbahn um den Mars befindet - er fängt auf jeden Fall Auswurfpartikel dieser Ereignisse ein."

Innerhalb ihrer Studie identifizierten die Forscher zudem einen großen, etwa 60 Meter durchmessenden Marskrater, dessen Alter sie auf weniger als fünf Millionen Jahre schätzen. Seine Existenz belegt für die Wissenschaftler, dass Phobos sogar noch größere Mengen an Marsmaterial abgefangen haben könnte.

"Es liegt absolut innerhalb der Möglichkeiten, dass eine Phobos-Probe schlummernde Organismen vom Mars beinhalten könnte, die auf der Erde unter lebensfreundlicheren Bedingungen wieder zu Leben erweckt werden könnten", so die Forscher.

Auf diese Art und Weise könnten Marsmikroben sogar auch schon zur Erde gelangt sein: "Etwa eine Tonne an Marsmaterial landet jedes Jahr auf der Erde. Innerhalb des Sonnensystems gibt es einen deutlich größeren Materialaustausch, als die meisten von uns sich da bislang vorstellen könnten."

"Es ist nur schwer vorstellbar, dass in den Weiten des Alls Leben nicht auch an anderen Orten entstanden sein soll", so Howell abschließend. "Die Frage ist nur, ob sich die Lebensdauer dieser unterschiedlichen Lebensausformungen mit der des irdischen Lebens überschneidet und wir diese auch entdecken können. Selbst wenn wir in den Phobos-Proben keine Hinweise auf Leben finden würden, wäre das noch keine definitive Antwort auf die Frage, ob es eist einmal Leben auf dem Roten Planeten gegeben hatte oder nicht. Es könnte immer noch sein, dass Leben dort einfach vor zu langer Zeit existiert hatte, als dass wir es heute noch nachweisen

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Hochauflösende Aufnahme eines 25 Kilometer durchmessenden Katers in der Marsregion Tyrrhena Terra. | Copyright: Mars Express HRSC, ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum); NASA/MOLA Science Team; D. Loizeau et al.

Noordwijk (Niederlande) - Durch das Studium von Einschlagkratern auf dem Mars haben Wissenschaftler der europäischen Raumfahrtagentur ESA Beweise dafür gefunden, dass der Mars innerhalb der ersten eine Milliarde Jahre seiner Existenz über einen ausgedehnten Grundwasserspiegel verfügt hatte.

Wie die Projektwissenschaftler der ESA-Mission "Mars Express" Damien Loizeau, Olivier Witasse und Nicolas Mangold vom European Space Research and Technology Centre (ESTEC) berichten, erlauben Einschlagskrater in der Oberfläche eines Planeten einen direkten Blick in seine geologische Vergangenheit: "Je tiefer der Krater ist, desto weiter können wir in Vergangenheit blicken." Zusätzlich erlauben auch Mars-Meteoriten, die durch die Einschläge ins All katapultiert wurden und später auf der Erde landeten, einen Einblick in die geologische Geschichte.

In ihrer aktuellen Studie kombinierten die Forscher Daten von "Mars Express" mit jenen der NASA-Mars-Sonde "Mars Reconnaissance Orbiter" (MRO) und untersuchten gezielt Krater in der 1.000 x 2.000 Kilometer großen Hochlandregion Tyrrhena Terra.


Die Mars-Region Tyrrhena Terra (weißer Kasten) zwischen den Tiefländern Hellas Planitia und Isidis Planitia. (HIER finden Sie eine vergrößerte Darstellung.). | Copyright: NASA/MOLA Science Team /D. Loizeau et al.

Anhand der chemischen Zusammensetzung des Gesteins in den Kraterwänden, an den Rändern, den Zentralbergen sowie des darum verteilten Auswurfmaterials haben die Wissenschaftler insgesamt 175 Orte ausfindig gemacht, an denen die Einschläge Mineralien zutage befördert bzw. freigelegt haben, die eigentlich nur unter Anwesenheit von Wasser entstehen.

"Die große Vielfalt unterschiedlich großer Krater, von einem bis 84 Kilometern Durchmesser, deutet daraufhin, dass diese wässrigen Silikate aus Tiefen von mehren Dutzend Metern bis hin zu mehren Kilometern an die Oberfläche befördert wurden", so Loizeau. "Die Zusammensetzung des Gesteins verweist darauf, dass Wasser im Untergrund für eine sehr lange Zeit vorhanden gewesen sein muss, um die Geochemie derart zu beeinflussen."

Während das durch die Einschläge zutage geförderte Untergrundmaterial offenbar in direkt Kontakt mit Wasser gewesen sein muss, gibt es nur wenige Hinweise darauf, dass auch das Gestein und die Böden an der Oberfläche in Tyrrhena Terra von Wasser verändert wurde: "Der Wasserkreislauf spielte sich offenbar in mehreren Kilometern Tiefe vor etwa 3,7 Milliarden Jahren im Innern der Kruste ab und damit noch mehre Millionen Jahre bevor die Mehrheit der nun untersuchten Krater geschlagen wurden", erläutert Mangold. Hierbei erzeugte das Grundwasser eine ganze Reihe chemischer Veränderungen in den Gesteinen, die auf niedrige Temperaturen in der Nähe der Oberfläche und hohe Temperaturen in den Tiefen hindeuten, ohne dass sich jedoch eine direktes Verhältnis zu den Bedingungen an der Oberfläche ableiten ließe.

Im Vergleich zu Tyrrhena Terra verweist die an Tonerden reichste Marsregion Mawrth Vallis aufgrund ihrer wässrigen Oberflächenmineralogie auf eine einst sehr viel direktere Verbindung zwischen Grundwasser und der Oberfläche.

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Ein Loch im Marsvulkan Pavonis Mons. | Copyright: NASA, JPL, U. Arizona

Washington (USA) - Auf Aufnahmen der NASA-Marssonde "Mars Reconnaissance Orbiter" (MRO) haben Astronomen an den Hängen des Marsvulkans Pavonis Mons ein großes Loch entdeckt, dass Einblick in einen großen Hohlraum unter der Marsoberfläche gibt. Vor der schädlichen Strahlung geschützt, könnte sich in unterirdischen Höhlen wie dieser selbst bis heute noch Marsleben erhalten haben.

Aufgenommen wurde die ungewöhnliche Struktur mit der HiRISE-Kamera an Bord der Sonde. Das Loch selbst hat einen Durchmesser von rund 35 Metern und der Schattenwurf bis zum erkennbaren Grund deutet daraufhin, dass die Höhle darunter mindestens 20 Meter tief in den Marsuntergrund reicht.

Woher dieses Loch stammt und in welche Art von Höhle es Einblicke ermöglicht, bleibt selbst für die NASA-Wissenschaftler bislang noch Inhalt von Spekulationen, da die vollständige Ausdehnung der Höhle noch unbekannt ist.

In diesen Löchern und Höhlen hoffen einige Wissenschaftler in Zukunft Beweise für ehemaliges Leben auf dem Roten Planeten finden zu können. Andere bezweifeln, dass sich Leben bis in diese Räume ausgebreitet haben könnte. Kühne Forscher hoffen hingegen sogar, dass in diesen geologischen Nischen bis heute mikrobiologische Lebensformen überlebt haben könnten. Die NASA-Planer hingegen sehen in den Höhlen mögliche Grundlagen für zukünftige Mars-Basen.

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Senkrechte Draufsicht auf das Marstal Ladon Valles. (Eine vergrößerte Darstellung - nahezu 80 MB - finden Sie HIER) | Copyright: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

Köln (Deutschland) - Neue Aufnahmen der hochauflösenden Stereokamera HRSC an Bord der europäischen Raumsonde "Mars Express" zeigen einen Teil des Marstals Ladon Valles. In der frühen Geschichte des Mars müssen beträchtliche Wassermassen aus südlicher Richtung sowohl über das Ladon Valles (Lat. für Tal), als auch direkt aus dem südlichen Hochland in ein altes, großes Einschlagsbecken geflossen sein.

Wie die Aufnahmen vom 27. April 2012 zeigen, belegen Sedimentablagerungen in der Region nördlich der Krater Holden und Eberswalde im südlichen Hochland des Mars die einstige Wasseraktivität. "Westlich (oberhalb) dieser beiden, sich teilweise überlappenden Krater sind im Bildausschnitt kleinere Flusszuläufe im großen Einschlagsbecken zu sehen. Östlich (unterhalb) der Krater Sigli und Shambe liegt der Zulauf von Ladon Valles", erläutert das die Kamera betreibende Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR.de). "Hier und an vereinzelten Stellen weiter nördlich sind helle Ablagerungen zu erkennen."

Untersuchungen der bei genauer Betrachtung sichtbaren hellen und geschichtete Ablagerungen deuten darauf hin, dass es sich hierbei unter anderem um Tonminerale handelt, die auf der Erde nur unter dem Einfluss von Wasser gebildet werden. Das Vorhandensein dieser Minerale lässt somit darauf schließen, dass auch in diesem Gebiet flüssiges Wasser über einen relativ langen Zeitraum auf der Marsoberfläche vorhanden war, wahrscheinlich in einem größeren stehenden Gewässer, wie einem See oder kleinen Binnenmeer.

Im mittleren und rechten Bildausschnitt sind neben vereinzelten, kleineren Einschlagskratern auch ausgedehnte bogenförmige Bruchstrukturen zu erkennen. Diese entstanden, so vermuten die DLR-Wissenschaftler, vermutlich durch die Auflast und der damit verbundenen so genannten Kompaktion (dem Zusammenpressen) großer Sedimentmassen, die in dem Einschlagsbecken abgelagert wurden und dadurch Spannungen in der Kruste erzeugten.


Trockenrisse im einst gefluteten Marskrater. | Copyright: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum).

Die zusammenhängenden Krater Sigli (südlich) und Shambe (nördlich) sind vermutlich durch einen Doppeleinschlag nahezu gleichzeitig entstanden und auch dieser Doppelkrater wurde ebenfalls teilweise mit Sedimenten gefüllt. "Im Gegensatz zu dem größeren Einschlagsbecken hat der Krater viele Brüche, die vermutlich nicht durch tektonische Spannungen in der Marskruste verursacht wurden. Das Muster erinnert eher an Trockenrisse, allerdings in großem Maßstab, und könnte daher von einst feuchten Sedimentschichten herrühren, die im Laufe der Zeit trockneten und dadurch ihr Volumen verringerten, wobei Dehnungsrisse entstanden."

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Eine der ersten Testaufnahmen des Rovers "Curiosity" nach der Landung auf der Marsoberfläche (Originalgröße). | Copyright: NASA/JPL-Caltech

Washington (USA) - Nach sieben Minuten des Bangens hatte die US-amerikanische Raumfahrtbehörde heute Morgen Grund zum Feiern: Erfolgreich konnte die kleinbusgroße mobile Laboreinheit "Curiosity" auf der Marsoberfläche abgesetzt werden, die nun im Marskrater Gale nach Spuren von Wasser und Leben suchen soll. Auch erste Aufnahmen konnte der Rover bereits zur Erde funken.

Die erste noch vergleichsweise sehr kleine Testaufnahmen wurde mit einer Weitwinkel-(Fisheye)-Kamera gemacht, die etwa auf Bodenniveau an Bord des Rovers angebracht ist und mit der Hindernisse in der Umgebung erkannt und so umfahren werden sollen. Noch seien diese Aufnahmen weniger hochauflösend als die späteren Aufnahmen, die dann - so versichert die NASA - auch in Farbe das Sichtfeld von "Curiosity" zeigen sollen. Mit den ersten dieser Aufnahmen rechnen die NASA-Wissenschaftler noch in dieser Woche. Dann soll auch der Kameramast des Rovers ausgefahren und so eine noch bessere Übersicht über das Terrain ermöglicht werden.


Weitere Testaufnahme (Originalgröße) vom Mars. | Copyright: NASA/JPL-Caltech

Nach einem spektakulären Landemanöver (...wir berichteten) befindet sich "Curiosity" nun inmitten des Gale-Kraters, einem Gelände in Äquatornähe des Mars. Der Landeplatz in der Kraterebene selbst besteht vermutlich aus sehr altem Gestein. Von hier aus soll sich der Rover der Mission "Mars Science Laboratory" (MSL) auf die Suche nach Spuren der chemischen Bestandteile des Lebens machen. Die Wahrscheinlichkeit, diese zu finden, ist bei altem Gestein am größten, weil der Mars in seiner Frühzeit eine dichtere Atmosphäre und ein wärmeres, feuchteres Klima hatte.


Draufsicht auf die Landezone des MSL-Rovers (Ellipse) am Fuße des Mount Sharp im Marskrater Gale. | Copyright: NASA/JPL-Caltech/ESA/DLR/FU Berlin/MSSS

Anschließend soll der Rover sich in Richtung eines Bergs in der Mitte des 150 Kilometer großen Kraters bewegen. Dieser Berg besteht aus geschichteten Sedimenten, in denen die Wissenschaftler hoffen, auf Mineralien zu stoßen, die im Zusammenhang mit flüssigem Wasser entstanden sind.

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Der zentrale Teil des Mars-Canyons Valles Marinieris. | Copyright: (Image from Google Mars created by MOLA Science Team

Los Angeles (USA) - Bislang gingen Wissenschaftler davon aus, dass die Erde der einzige Planet im Sonnensystem ist, auf dem Plattentektonik große Teile der Planetenkruste bewegt. Jetzt haben US-Wissenschaftler jedoch genau diese geologischen Vorgänge auch auf dem Mars nachgewiesen.

"Der Mars verfügt über eine primitive Form von Plattentektonik. Diese Vorgänge ermöglichen uns Einblicke darauf, wie die frühe Erde wahrscheinlich ausgesehen hat und helfen uns zu verstehen, wie Plattentektonik auch auf der Erde begann", erläutert An Yin von der University of California in Los Angeles (UCLA).

Das Team um Yin entdeckte die Spuren des geologischen Phänomens bei Analysen von Aufnahmen der NASA-Marssonden "THEMIS" (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) und "Mars Reconnaissance Orbiter" (MRO). Von 100 untersuchten Aufnahmen fanden die Forscher Belege für Plattentektonik auf etwa einem dutzend Bildern. Ihre Entdeckungen haben sie aktuell im Fachmagazin "Lithosphere" veröffentlicht.

"Wenn wir diese Satellitenaufnahmen des Mars betrachten, finden wir zahlreiche Merkmale, die wir auch im Himalaja und Tibet aber auch in Kalifornien finden, wo sich irdische Plattentektonik offenbart", so der Planetenwissenschaftler.

Zu diesen Merkmalen gehören sehr sanfte flache Seiten von Canyon-Wänden und steile -Klippen, wie sie nur durch geologische Falten entstehen können. Der Mars selbst besitzt eine vulkanische Zone, die - so Yin - ein typisches Produkt von Plattentektonik ist: "Diese Merkmale findet man auf keinem anderen Planeten im Sonnensystem - nur auf der Erde und eben auch auf dem Mars."

Mit Valles Marineris besitzt die Marsoberfläche den längsten und tiefsten Canyon im Sonnensystem. Mit vier Kilometern Länge ist dieser "Marsgraben" etwa neun Mal länger als der Grand Canyon in den USA. Seit seiner Entdeckung rätseln Wissenschaftler darüber, wie dieses System entstanden ist.

"Zu Beginn unserer Arbeit habe ich keine Plattentektonik auf dem Mars erwartet", erinnert sich Yin. "Je mehr ich jedoch die Aufnahmen untersucht habe, desto mehr verdichteten sich die Hinweise genau darauf. Ich merkte schnell, dass die bisherige Vorstellung, dass es sich nur um einen großen Riss in der Marskruste handelt, der sich einst einfach so aufgetan hatte, falsch ist. Tatschlich handelt es sich um eine Grenze zweier Platten an der die Oberfläche durch die horizontale Auseinanderbewegung aufgebrochen ist."

Demnach haben sich die beiden Platten entlang von Valles Marinieris etwa 150 Kilometer auseinanderbewegt. Im Vergleich dazu haben sich die beiden Erdplatten entlang des St. Andreas-Grabens in Kalifornien etwa doppelt so weit voneinander entfernt. Allerdings, so erläutern die Forscher, sei die Erde auch fast doppelt so groß wie der Mars, weswegen die beiden Systeme aber auch gut miteinander zu vergleichen seien.

Während die Forscher die Erde mit einem an vielen Stellen angeknacksten und an einigen Stellen stark aufgebrochenem Ei vergleichen, seien diese Effekte beim Mars noch nicht so stark ausgeprägt. Hier spielen sich die Vorgänge deutlich langsamer ab, was Yin mit der deutlich geringeren Größe und der geringen thermalen Energie des Planeten erklärt.

Entsprechend der neuen Entdeckung sollte es auf dem Roten Planeten also auch zu Marsbeben kommen. "Ich denke, dass die Falte immer noch aktiv ist, wenn auch sicherlich nicht jeden Tag. Vielleicht erwacht die Aktivität nur von Zeit zu Zeit immer wieder mal. Diese Aktivität könnte allerdings in Abständen von Millionen von Jahren geschehen.

Während sich Yin von seiner Interpretation der Oberflächenmerkmale des Mars überzeugt zeigt, bleiben aber noch offene Fragen. So sei bislang noch völlig unklar, wie tief die Platten in den Marsuntergrund hinabreichen. "Bislang verstehen wir noch nicht, warum sich die Platten überhaupt derart stark bewegen oder wie stark die jeweilige Bewegungsrate ist. Vielleicht verfügt der Mars über eine andere Form der Plattentektonik als die Erde?"

Auf der Erde gibt es sieben Hauptplatten die sich teilweise übereinander schieben. Yin bezweifelt derzeit, dass der Mars über mehr als zwei Platten verfügt. "Wir konnten bislang nur zwei Platten identifizieren. Die Wahrscheinlichkeit, weitere Platten in anderen Regionen des Mars ist recht gering, da wir keine anderem derartigen Öffnungen in der Kruste kennen", so Yin.

Einige Planetenforscher verbinden eine vorhandene Plattentektonik auch mit der Frage nach der Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Leben auf Planeten. grund hierfür ist der Umstand dass die geologische Aktivität dazu führt, dass sich die Oberfläche eines Planeten verändern und ausgetauscht werden kann. "Wenn die Plattentektonik sich anders orientiert hätte – wenn das langsamer gewesen wäre, wenn die Kontinente so geblieben wären, wie sie vor Millionen Jahren waren – dann wäre Leben schon da gewesen. Leben ist unabhängig von Plattentektonik entstanden", erläutert Prof. Dr. Ernst-Peter Fischer im SWR-Forum "1000 Antworten".

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Detailausschnitt des ersten hochauflösenden Mosaiks aus dem Gale-Krater (s. f. Abb.). | Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS

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Washington (USA) - Die mobile Laboreinheit "Curiosity" der aktuellen NASA-Mars Mission "Mars Science Laboratory" (MSL) hat erste hochauflösende Farbaufnahmen aus dem Innern des Gale-Kraters zur Erde übermittelt. Die Aufnahmen zeigen eine Landschaft, die jener gleicht wie sie auch im Südwesten der USA zu finden ist. Schon der Detailreichtum dieser ersten Bilder macht Lust auf mehr.

Nach einer Softwareaktualisierung besitzen die neuen Aufnahmen der sogenannten Mastcam des Rovers nun eine Auflösung von 1.200 x 1.200 Pixeln.


79 Einzelaufnahmen bilden dieses erste Mosaik, das die Umgebung des Rovers im Gale-Krater zeigt. Die schwarzen Balken zeigen Bildausschnitte, zu welchen noch keine Bilddaten übertragen wurden. Hellgraue Verfärbungen des sonst rötlichen Bodens sind Spuren der Lande- und Startraketen des Lande- und Kranmoduls. Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS

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Blick der Rover-Kamera südwärts in Richtung des Zentralberges Mount Sharp.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS

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Inoffizielle Kontrastverstärkte Version. | Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS – grewi.de


Von den Raketen der Landeeinheit freigelegt, zeigen diese Aufnahmen erste Untergrundschichten des Marsbodens. Von besonderem Interesse ist eine sich deutlich abzeichnende obere Lage, in der kleiner Steine innerhalb eines Verbundes feineren Materials eingebettet sind (Pfeile). Die hier sichtbaren Kiesel sind etwa drei Zentimeter groß.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS

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Abb.1: Senkrechte Draufsicht auf den Hadley-Krater. | Copyright: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

Köln (Deutschland) - Gleich mehrmals wurde der Hadley-Krater auf dem Mars im Laufe seiner Geschichte von großen Asteroiden getroffen. Die so entstandenen Krater im Krater ermöglichen einen über zwei Kilometer tiefen Einblick in die Marskruste. Das zeigen die von der hochauflösenden Stereokamera HRSC am 09. April 2012 aufgenommenen Bilder. Die HRSC-Kamera wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betrieben und befindet sich an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express.

- Bei dieser Meldung handelt es sich um einen Pressetext des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), dlr.de

Besondere interessant sind die Auswurfdecken von kleineren Kratern im Inneren von Hadley. Zwei von ihnen, der westliche (am oberen Rand d. Abb. 1) und der mittlere tiefe sind von Auswurfdecken umgeben, die einen unregelmäßig verlaufenden, lobenförmigen Rand haben. Das ist ein untrügliches Zeichen dafür, dass zum Zeitpunkt des Einschlags unter der Oberfläche Eis oder Wasser vorhanden war. Durch die große Energie während des Impaktprozesses wurden diese flüchtigen, volatilen Stoffe mobilisiert, was bis zu einem gewissen Grad zu einer Verflüssigung des Marsbodens führte. Das ausgeworfene, teilverflüssigte Material wurde dann um den Einschlagskrater abgelagert und bildet zur Umgebung eine deutliche Geländestufe - diese ist in der perspektivischen Schrägansicht gut zu erkennen (s. Abb. 2). Der Vorgang ist vergleichbar mit dem Wurf eines Steins in eine angetrocknete Schlammpfütze. Unter Berücksichtigung der Topographie der beiden Krater könnte bis in eine Tiefe von etwa 1800 Metern Eis im Untergrund vorhanden gewesen sein.


Abb. 2: Schrägansicht des Hadley-Kraters. | Copyright: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum).

Die Entstehung dieses "Vielfachkraters" kann man sich folgendermaßen vorstellen: Als ein Asteroid auf der Marsoberfläche einschlug, entstand der große Krater mit etwa 120 Kilometern Durchmesser. Danach wurde die entstandene Kratervertiefung zu großen Teilen entweder mit Lava oder Sedimenten wieder aufgefüllt. Dafür, dass es sich um Lava gehandelt haben könnte, sprechen die so genannten Runzelrücken (engl. "wrinkle ridges"), die längs durch den nördlichen Teil des Hadley-Kraters verlaufen (s. Abb. 1). Ihre Form erinnert an miteinander verwundene Seile. Runzelrücken sind immer vulkanischen Ursprungs, sie entstehen durch die Erstarrung einer anfangs dünnflüssigen Lavadecke. Durch den Abkühlungsprozess kommt es zu einer Stauchung der Kruste und es bilden sich die charakteristischen Rücken. Auch auf dem Mond kann man zahlreiche Runzelrücken beobachten. Danach ereigneten sich weitere Asteroideneinschläge. Das zeigen auch einige "begrabene", fast vollständig wieder ausgelöschte Krater im Hadley-Krater, deren runde Umrisse sich gerade noch durch den Kraterboden pausen.

Heute bietet der Hadley-Krater einen etwa 2600 Meter tiefen Einblick in die Marskruste, ermöglicht durch drei große ineinander liegende Krater (Impaktstrukturen). Bei genauerer Betrachtung sind sogar noch zwei ganz kleine, jüngere Krater an der tiefsten Stelle (blaues Gebiet in der topographischen Bildkarte, s. Abb. 3) zu erkennen.


Abb. 3: topografische Höhenkarte des Hadley-Kraters. | Copyright: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

Der Hadley-Krater liegt westlich des Al-Qahira-Tals (Arabisch für Mars) an der Übergangszone vom alten, südlichen Hochland zur jüngeren Tiefebene. Benannt wurde er nach dem britischen Anwalt und Meteorologen George Hadley (1685-1768), der auch schon der so genannten Hadley-Zelle seinen Namen gab - nicht zu verwechseln mit dem englischen Astronomen John Hadley (1682-1744), nach dem die berühmte Hadley-Rille auf dem Mond benannt ist (ein Lavakanal, der 1971 das Ziel der Apollo 15-Mondlandung war).

Die Aufnahmen mit der HRSC (High Resolution Stereo Camera) entstanden während Orbit 10.572 von Mars Express aus einer Höhe von knapp 500 Kilometern. Die Bildauflösung beträgt etwa 19 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Die Abbildungen zeigen hiervon einen Ausschnitt bei 19 Grad südlicher Breite und 157 Grad östlicher Länge.

Das Kameraexperiment HRSC auf der Mission Mars Express der Europäischen Weltraumorganisation ESA wird vom Principal Investigator (PI) Prof. Dr. Gerhard Neukum (Freie Universität Berlin), der auch die technische Konzeption der hochauflösenden Stereokamera entworfen hatte, geleitet. Das Wissenschaftsteam besteht aus 40 Co-Investigatoren, aus 33 Institutionen und zehn Nationen stammen. Die Kamera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) unter der Leitung des PI entwickelt und in Kooperation mit industriellen Partnern gebaut (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH). Sie wird vom DLR -Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Die systematische Prozessierung der Daten erfolgt am DLR. Die Darstellungen wurden vom Institut für Geologische Wissenschaften der FU Berlin erstellt.

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Einstiges Bachnett auf dem Mars. | Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Pasadena (USA) - Die mobile Laboreinheit "Curiosity" der aktuellen NASA-Marsmission "Mars Science Laboratory" (MSL) hat auf dem Mars die Überreste eines einstigen Bachbettes gefunden. Die Bilder, die der Rover zur Erde übermittelt hat belegen eine bislang einzigartige Entdeckung.

Für die Wissenschaftler der NASA ist der Anblick der einzelnen im Boden lagernden Kiesel eindeutig: Die Steine wurden einst von einst fließendem Wasser transportiert. Größe und Form der einzelnen Steine geben den Forschern zudem Auskunft darüber, wie schnell und weitläufig der einstige Fluss die Marsoberfläche durchfloss.

"Anhand der Größe der Kiesel können wir abschätzen, dass das einst etwa knöchelhohe Wasser dieses Baches sich mit etwa einem Meter pro Sekunde fortbewegt hat", erklärt der Curiosity-Wissenschaftler William Dietrich von der University of California. "Zwar wurden schon zahlreiche Fachartikel über Kanäle auf dem Mars und dazugehörige Hypothesen über ihre Entstehung veröffentlicht, doch hier sehen wir zum ersten Mal direkt, wie Wasser einst Kiesel über den Mars transportiert hat. Das ist ein Wechsel von bisherigen Spekulationen hin zu einer direkten Beobachtung."

Der Fundorte des einstigen Bachlaufs befinden sich am nördlichen Rand des Marskraters Gale am Fuße des Zentralberges des Kraters dem Mount Sharp. Frühere Aufnahmen aus einer Marsumlaufbahn erlaubten noch alternative Interpretationen Steinanordnungen, die in Aufbrüchen zu Tage treten. Die neuen Bilder zeigen nun eindeutige Merkmale eines einstigen Wasserlaufs, wie etwa eine fächerförmige Anschwemme von Bodenmaterial, dass vom Kraterrand in zahlreichen deutlichen Rinnen abwärts transportiert wurde.

Die abgerundeten Formen zahlreicher Steine deuten auf lange Transportwege von Oberhalb des Kraterrandes hin, wo sich ein weiterer bereits bekannter Kanal mit dem Namen "Peace Valllis" in den Geröllfächer ergibt. Die Fülle weiterer Kanäle zwischen dem Kraterrand und dem Bachbett legt zudem nahe, dass es hier zu Bodenbewegungen über lange Zeiträume gekommen war. "Größe und die abgerundeten Formen der Kiesel sprechen eindeutig gegen die Vorstellung, dass diese etwa auch vom Wind transportiert worden sein könnten", so Rebecca Williams vom "Planetary Science Institute" in Tucson, Arizona. "Diese Steine wurden von fließendem Wasser transportiert." Weitere Analysen der Steine im Bachbett sollen nun Rückschlüsse auf die einstigen Umweltbedingungen rund um den Wasserlauf ermöglichen.


Detailvergrößerung: Abgerundete Kiesel (s. Kreis; Größe = ca. 3 cm Durchmesser) wurden aus dem Aufbruch gewaschen und bilden ein Kieselbett (s. links, oberhalb der Maßangabe;
| Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS

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Fließstrukturen an den Hängen des Newton-Kraters auf dem Mars im August 2011. (HIER finden Sie eine vergrößerte Version der Abb.) | Copyright: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona


Fayetteville (USA) - Mit neuen Modellberechnungen haben US-Wissenschaftler bestätigt, das auch auf der Oberfläche des heutigen Mars flüssiges Wasser in Form von Sole existieren und Fließmuster erzeugen kann, wie sie zuvor von Satelliten aus dem Marsorbit entdeckt wurden und seither für kontroverse Diskussionen über ihre Herkunft sorgten.

Wie das Team um Vincent Chevrier von der University of Arkansas und Edgard Rivera-Valentin von der Brown University aktuell im Fachjournal "Geophysical Research Letters" berichten, untersuchten sie jene saisonal wiederkehrenden Fließstrukturen, die die NASA-Sonde "Mars Reconnaissance Orbiter" (MRO) im Juli 2011 an den Hängen des Newton-Kraters in den mittleren Breitengraden der südlichen Marshemisphäre entdeckt hatte (...wir berichteten, s. Abb. u. Video. u.).

Hierzu haben die Forscher die bislang umfangreichste Modellberechnungen für das Verhalten von Kombinationen aus Wasser und Salzen, sogenannte Natursole, erstellt und konnten erstmals zeigen, wie entsprechend salzhaltiges Wassereis auf dem Mars schmelzen, abfließen und schlussendlich verdampfen und dabei die Fließmuster erzeugen könnte.

Grundlage der Berechnungen ist der Umstand, dass Salze den Gefrier- und Schmelzpunkt von Wasser absenken können. In ihren Simulationsmodellen nutzten die Forscher unterschiedliche und bekanntermaßen auf dem Mars vorkommende Salze, um zu berechnen, wie stark Wasser auf dem Mars verflüssigt werden und wie lange es diesen Aggregatszustand beibehalten kann. Des Weiteren gehen die Forscher in ihren Modellen von Marsböden mit einer Tiefe von bis zu 20 Zentimetern aus, in die hinab sich die jahreszeitlichen Temperaturschwankungen auswirken können.

"Ziel unserer Berechnungen war es, eine Wasser-Salz-Mischung zu finden, die kommen und vergehen kann. Wir suchten also eine Mixtur, die weder vollständig flüssig noch fest ist", so Chevrier. Das Ergebnis: Unter den simulierten Marsbedingungen zeigte sich, dass Kalziumchlorid, wie es auch in der Natur gelöst in Salzsolen vorkommt, diese gesuchten Voraussetzungen am besten erfüllt.

"Je einfacher es schmilzt, desto einfacher kann es auch verdampfen", erläutern die Forscher. In ihren Simulationen gelang es den Wissenschaftlern auf dieser Grundlage genügend Sole derart aufzuschmelzen, sodass es nicht umgehend vollständig verdampft und somit die Fließmuster erzeugen und erklären kann. Das Modell der Forscher stimmt zudem mit den lokalen jahreszeitlichen Veränderungen und erklärt ebenfalls, warum eine spektrometrische Analyse durch die MRO-Sonde die Fließstrukturen nicht als reines Wasser identifizierte.

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Bilder der Curiosity-Mastkamera zeigen das "Gesteinsnest" (Rocknest), so der NASA-Spitzname des Ortes, an dem die ersten Bodenproben entnommen wurden. Links im Bild ist die Szene in den Originalfarben zu sehen, wie sie sich aufgrund der rotstaubigen Atmosphäre einem Betrachter auf dem Mars zeigen würde. Die rechte Bildseite zeigt eine Version der gleichen Szene so, wie sie auf der Erde erscheinen würde.

Pasadena (USA) - Die mobile Laboreinheit "Curiosity" der aktuellen NASA-Marsmission "Mars Science Laboratory" (MSL) hat ihre ersten Analysen von Proben des Marsbodens abgeschlossen. Deren Ergebnisse zeigen, das die Mineralogie des Marsbodens der verwitterter Böden vulkanischen Ursprungs auf Hawaii gleicht. Damit bestätigt sich schon jetzt die frühere Vermutung von einem ehemals wärmeren und feuchteren frühen Mars.

Mit dem "Chemistry and Mineralogy instrument" (CheMin) an Bord von "Curiosity" konnten die NASA-Wissenschaftler nun Lücken in früheren Vermutungen über die mineralogische Zusammensetzung von Staub und feinem Boden des Mars schließen, wie sie sich über den gesamten Planeten verteilt finden.

Die Identifizierung von Mineralien in Gestein und Böden des Mars gilt als Grundlage für das Hauptziel der Mission, die die früheren Umweltbedingungen auf dem Roten Planeten erkunden und damit seine einstige Lebensfreundlichkeit einschätzen soll.

Die alleinig chemische Zusammensetzung von Gestein liefert nur eine unklare mineralogische Information - zu vergleichen etwa mit den Mineralien Diamant und Graphit, die zwar die gleiche chemischen Zusammensetzung besitzen, aber auffallend unterschiedliche Struktur und Eigenschaften aufweisen.

Durch die mit dem CheMin-Instrument mögliche Röntgendiffraktometrie ist eine wesentlich genauere und differenziertere Identifizierung von Mineralien möglich als jemals zuvor auf dem Mars.

Die analysierte Probe bestand aus durch ein Sieb extrahierte Kleinstpartikel von einer Maximalgröße von 150 Mikrometern, also etwa des Durchmessers eines menschlichen Haares und vornehmlich aus zwei Komponenten: Zum einen aus Staub, der durch Staubstürme global auf dem Mars verteilt wird und zum anderen aus Sand eher lokaler Herkunft. Im Gegensatz zu bereits vor einigen Wochen untersuchtem mehre Millionen Jahre altem Mischgestein, dass einst fließendes Wasser belegt (...wir berichteten), repräsentieren die nun analysierten Bodenproben das Ergebnis deutlich jüngerer Prozesse auf dem Mars.

"Ein Großteil des Mars ist von Staub bedeckt und wir hatten bislang nur eine unvollständige Vorstellung über dessen Mineralogie" erläutert David Bish von der Indiana University in Bloomington und Wissenschaftler der CheMin-Experimente. "Jetzt wissen wir, dass diese Mineralogie basaltischem Material auf der Erde gleicht, mit einem bedeutenden Anteil an Feldspat, Pyroxenen und Olivin - eine Zusammensetzung, wie sie uns aber nicht überrascht hat. Etwa die Hälfte des Bodens ist nicht-kristallines Material, wie etwa vulkanisches Glas oder Verwitterungsprodukte dieses Glases.

Bislang stimmen die Analyseergebnisse von Curiosity mit unseren ursprünglichen Ideen über die Ablagerungen im Gale-Krater überein und belegen einen Übergang von einer einst fechten hin zu einer trockenen Umgebung. Während das alte Mischgestein einst fließendes Wasser belegt, deuten die Mineralien jüngeren Datums nur noch auf eine begrenzte Interaktion mit Wasser hin."

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Mögliche Quellen und Abgangswege von Mars-Methan: Neben biologischen Quellen wie Mikroben, könnte das Gas auch während der Zersetzung von Kometen oder Meteoriten und interplanetarischen Staubpartikeln durch das ultraviolette Sonnenlicht, aber auch durch das Zwischenspiel von Wasser und Gestein entstehen. Ebenfalls photochemische Reaktionen in der Marsatmosphäre oder Abflüsse auf der Oberfläche selbst könnten hingegen das Verschwinden des Gases erklären. (Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen) | Copyright: NASA/JPL-Caltech, SAM/GSFC

Pasadena (USA) - Erste Analysen der Marsatmosphäre durch die mobile Laboreinheit "Curiosity" der aktuellen NASA-Marsmission "Mars Science Laboratory" (MSL) haben nahezu gar keine Spuren von Methan im Gale-Krater gefunden. Nach früheren Messungen, die erstaunliche Mengen des Gases in der Marsatmosphäre nachgewiesen hatten, deren Ursprung - ob nun geologisch, meteorisch oder biologisch - bislang jedoch nicht eindeutig überprüft werden konnte, dämpft das aktuelle Ergebnis die Hoffnungen vieler Wissenschaftler darauf, dass "Curiosity" diese und damit die Frage, ob es auch heute noch auf dem Mars zumindest mikrobisches Leben gibt, beantworten könnte.

Methan selbst ist eine der einfachsten Formen organischer Zusammensetzungen. Zumindest auf der Erde stammen bis zu 95 Prozent des Methans in der Atmosphäre aus biologischen Prozessen - hauptsächlich durch mikrobische Stoffwechselprozesse und durch Flatulenz von Landelebewesen. Dennoch kann das Gas auch durch geologische Prozesse entstehen oder durch Meteoriten freigesetzt werden (...wir berichteten, s. Abb. u. Links).

Die ersten Messungen durch die Analyseeinheit "Sample Analysis at Mars" (SAM) an Bord des Rovers offenbaren nur wenige Teile pro Milliarde, wobei die Messunsicherheiten auch die Möglichkeit beinhalten, dass überhaupt kein Methan gemessen wurde.

Dennoch, so unterstreichen die Curiosity-Missionswissenschaftler der NASA, könne nicht ausgeschlossen werden, dass zukünftige Messungen dennoch Methan aufspüren werden, erläutern die NASA-Wissenschaftler. So könne es beispielsweise sein, dass das Gas nur während bestimmter Jahreszeiten freigesetzt werde oder es könnte wieder zu schnell zerstört werden, um von dem Rover identifiziert werden zu können.

"Mit SAM werden wir weiterhin nach Methan suchen, um herauszufinden, wie stark seine Menge über die Zeit hinweg variiert", erläutert die SAM-Wissenschaftlerin Sushil Atreya auf einer Pressekonferenz. Sollten diese Messungen dann stark variierende Mengen des Gases nachweisen, spräche vieles für einen biologischen und gegen einen geologischen Ursprung und damit für immer noch im Marsgrund aktive Mikroorganismen.

Derweil unterstützen die aktuellen ersten Messungen des Rovers die Vorstellung von einem einst lebensfreundlicheren Roten Planeten. Unterschiedliche in der Marsatmosphäre nachgewiesene Isotope belegen, dass der Mars tatsächlich einen Großteil seiner einstig dichten Atmosphäre über Jahrmillionen hinweg ins All verloren hat. Grundlage dieser Schlussfolgerung ist der Nachweis von deutlich weniger leichten Isotopen in der Atmosphäre des Mars als diese anhand von urzeitlichen Marsmeteoriten gefunden werden können. Die Messergebnisse deuten unter anderem daraufhin, dass der Mars etwa die Hälfte seines ursprünglichen Kohlendioxids verloren hat, was wiederum nahe legt, dass der Rote Planet einst deutlich wärmer und feuchter war als heute.

grenzwissenschaft-aktuell.de
Quelle: NASA




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Abb. 1: Perspektivische Ansichte auf einen Teil der Nereidum Montes. Die Bergkette befindet sich unmittelbar innerhalb des Hauptrings von Argyre Planitia und ist ein Teil des nördlichen Randgebirges. Ähnlich der Alpen erstrecken sie sich in einem Bogen über 1100 Kilometer parallel dem Beckenrand, mit einzelnen Bergmassiven von drei- bis viertausend Meter Höhe. | Copyright: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

Berlin (Deutschland) - Die Nereidum Montes, eine Bergkette von über tausend Kilometern Länge, sind Teil des nördlichen Randgebirges von Argyre Planitia, dem zweitgrößten Einschlagsbecken auf dem Mars. Am 6. Juni 2012 nahm die vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betriebene, hochauflösende Stereokamera HRSC auf der ESA-Raumsonde Mars Express einen Teil dieser Bergkette auf. Dem Betrachter offenbart sich eine von verschiedenen geologischen Prozessen geprägte Region, in der Wasser, Eis - auf und unter der Oberfläche - und in jüngerer Zeit Wind und Wetter ihre Spuren der Erosion hinterlassen haben.

- Bei dieser Meldung handelt es sich um eine Presseinformation des Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt (DLR), dlr.de

Mit einem Durchmesser von 1800 Kilometern ist das Argyre-Einschlagsbecken, die "silberne Ebene", kein gewöhnlicher Krater mit einer typischen schüsselförmigen Vertiefung, sondern ein Einschlagsbecken mit komplexer Struktur. Die Nereidum Montes befinden sich unmittelbar innerhalb des Hauptrings von Argyre und sind ein Teil des nördlichen Randgebirges. Ähnlich der Alpen erstrecken sie sich in einem Bogen über 1100 Kilometer parallel dem Beckenrand, mit einzelnen Bergmassiven von drei- bis viertausend Meter Höhe. Etwa 380 Kilometer südwestlich liegt der Hooke-Krater, der im Oktober 2012 vorgestellt wurde. Die hier präsentierten Bilder lassen eine Vielzahl von Landschaftsformen erkennen, die unterschiedlichen Ursprungs sind: Einige sind durch Winderosion entstanden, andere durch die Bewegungen von Gletschern auf der Marsoberfläche. Ein markantes Netz von kleinen, verästelten Tälern im nördlichen (rechten) Bilddrittel der senkrechten Draufsichten zeugt von Wasser, das vom Rand Argyres über die Oberfläche ins Innere des Becken geflossen ist. Es stammt entweder von Regenfällen in der Frühzeit des Mars oder von geschmolzenem Gletschereis.

Benannt wurde diese Region vom griechischen Astronomen Eugène Michel Antoniadi (1870-1944), der auch unter dem Namen Eugenios Antoniadis bekannt ist und das Gebiet mit seinem Teleskop entdeckt und danach beschrieben hat. Die Nereiden sind in der griechischen Mythologie Nymphen, die den Meeresgott Poseidon begleiten. Antoniadi war ein bedeutender Mars-Astronom, zum Beispiel fand er fand heraus, dass die "Kanäle" auf dem Mars, die Percival Lowell und Giovanni Schiaparelli 1877 unabhängig voneinander beobachtet haben wollen, nur eine optische Täuschung waren und folglich auch nicht von einer "höheren Zivilisation" als Wasserwege gebaut wurden. Auch heute benutzen Amateurastronomen immer noch die von ihm entwickelte "Antoniadi-Skala", um die Sichtverhältnisse bei astronomischen Beobachtungen zu bestimmen.


Abb. 2enkrechte Farbdraufsicht auf Nereidum Montes befinden sich unmittelbar innerhalb des Hauptrings von Argyre Planitia und sind ein Teil des nördlichen Randgebirges. Auf dem Bild lassen sich eine Vielzahl von Landschaftsformen erkennen, die unterschiedlichen Ursprungs sind: Einige sind durch Winderosion entstanden, andere durch die Bewegungen von Gletschern auf der Marsoberfläche. Ein markantes Netz von kleinen, verästelten Tälern im nördlichen (rechten) Bilddrittel zeugt von Wasser, das vom Rand Argyres über die Oberfläche ins Innere des Beckens geflossen ist. Es stammt entweder von Regenfällen in der Frühzeit des Mars oder von geschmolzenem Gletschereis.Copyright: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum).

Die meisten Einschlagskrater in diesem Gebiet sind mit einem Material angefüllt, das ein auffälliges, konzentrisches Muster auf ihrer Oberfläche aufweist. Derartige Strukturen deuten auf Gletscher hin, die von Gesteinsschutt bedeckt sind, so genannte Blockgletscher. Diese Krater haben kein typisches schüsselförmiges Profil, sondern sind bis hoch an den Rand angefüllt. Das könnte ein Hinweis darauf sein, dass noch heute Wassereis unter dieser trockenen Schutt- und Gerölldecke verborgen ist und so vor der Sublimation (dem Übergang vom festen in den gasförmigen Zustand) geschützt ist. Je nach Dicke der Bedeckung könnte ein solcher Eiskörper eine Mächtigkeit von mehreren zehn bis zu hunderten von Metern haben.

Aus dem größten Krater in Abb. 2, am oberen Rand in der linken Bildhälfte, erstreckt sich eine etwa 20 Kilometer lange "Zunge" dieses schlierigen Materials in tiefer liegende Gebiete. Ähnliche Strukturen wurden von der Stereokamera HRSC auf Mars Express auch an anderen Stellen auf dem Mars entdeckt, so am bekannten "Eieruhr"-Doppelkrater im westlichen Randgebirge von Argyre.

Auch von einem Krater in der Bildmitte gehen Gletscherzungen mit fächerförmigen, teils gewundenen, lobenförmigen Umrissen aus. Diese Ablagerungen zeigen die größte Ausdehnung der Blockgletscher an. Wasser beziehungsweise Eis dürfte auch unter der Oberfläche in größeren Mengen vorhanden gewesen sein (oder existiert dort heute noch, was jedoch mit Beobachtungen aus der Marsumlaufbahn nicht überprüft werden kann). Am rechten (nördlichen) Bildrand ist ein zehn Kilometer großer Krater zu sehen, bei dem das Gesteinsmaterial, das durch den Einschlag ausgeworfen wurde, durch Wasser oder Eis unter der Oberfläche des Zielgebiets die Eigenschaften einer Flüssigkeit angenommen hat und in einer charakteristischen Auswurfdecke um den Krater abgelagert wurde.

Später, nach dieser von glazialer Aktivität geprägten Periode bildeten sich in trockeneren Zeiten die glatten Ebenen, auf denen heute die Spuren von Winderosion zu sehen sind. So gehört die glatte Umgebung, in die sich die Blockgletscher-Zungen erstrecken, zu den jüngsten Oberflächen in dieser Region. Der Wind hat dort Staub und Sand abgelagert und mehrere ausgedehnte Dünenfelder mit ihrem charakteristischen Rippelmuster entstehen lassen.