Mit Curiosity den frühen Mars erkunden

An der NASA-Mission Mars Science Laboratory nehmen auch Max-Planck-Wissenschaftler teil. Sie suchen im Marsgestein nach organischen Verbindungen und Wasser.

2. August 2012

Wenn der Mars-Rover Curiosity am kommenden Montag, 6. August 2012, um 7.31 Uhr (MESZ) auf dem roten Planeten aufsetzt, beginnt eine neue Ära der Marsforschung. Mit einem Gewicht von 900 Kilogramm und zehn wissenschaftlichen Instrumenten an Bord ist Curiosity nicht nur das größte, sondern auch das leistungsfähigste wissenschaftliche Labor, das jemals auf unserem Nachbarplaneten gelandet ist. Zu den Wissenschaftlern, die an der Mission Mars Science Laboratory der amerikanischen Weltraumagentur NASA teilnehmen, zählen auch Forscher des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) im niedersächsischen Katlenburg-Lindau. Sie wollen dem roten Planeten in zweifacher Hinsicht auf den Grund gehen: Neben der Suche nach organischen Verbindungen im Marsboden interessieren sie sich vor allem für Zusammensetzung und Beschaffenheit des Gesteins.

Curiosity ist der schwerste und leistungsfähigste Rover, der jemals auf dem Mars gelandet ist.

Der Mars ist der meistbesuchte Planet in unserem Sonnensystem: Seit den Landepionieren Viking 1 und 2, die 1975 im roten Marssand aufsetzten, haben vier weitere Raumsonden Daten von der Oberfläche des Planeten zur Erde gefunkt. Derzeit befinden sich drei funktionsfähige Satelliten in der Mars-Umlaufbahn. Dennoch birgt unser Nachbarplanet noch immer zahlreiche Rätsel: Enthält der Marsboden kohlenstoffhaltige organische Substanzen? Diese werden gemeinhin als Grundbausteine des Lebens verstanden. Gibt es gar Hinweise auf bakterielle Aktivitäten? Welche Prozesse haben das heutige Gesicht des Mars geformt? Und welche Rolle spielte dabei das Wasser, das einst in gewaltigen Flussbetten über den Planeten floss und stellenweise noch heute als Eis im Boden schlummert?


„Der Gale Krater, in dem Curiosity landen soll, ist ein perfekter Ausgangspunkt, um diesen Fragen nachzugehen“, urteilt Dr. Walter Goetz vom MPS, der als Mitglied des Wissenschaftsteams an der Mission teilnimmt. Der Krater mit einem Durchmesser von 154 Kilometern, der auf der südlichen Halbkugel ganz in der Nähe des Äquators liegt, entstand vor mehr als 3 Milliarden Jahren bei einem Meteoriteneinschlag. Vor allem die Schichtstruktur des hohen Berges in der Kratermitte erlaubt Einblicke in vergangene Epochen der Marsevolution. Aufnahmen aus dem Orbit zeigen zudem Anzeichen für Erosion im unteren Teil des Berges. „Form und Mineralogie des Berges (soweit von Orbit-Daten bekannt) legen nahe, dass flüssiges Wasser die Strukturen, die wir heute sehen, mitgeprägt hat,“ so Goetz.

Goetz wird in erster Linie Messdaten der Kamera Mars Hand Lens Imager (MAHLI) nutzen. Das Instrument, das eine Auflösung von 20-30 Mikometern pro Pixel bietet, ermöglicht es dem Geologen, einzelne Sandkörner des Marsbodens unter die Lupe zu nehmen. „Größe, Form, Farbe und mineralogischer Zusammensetzung der Partikel lassen Rückschlüsse zu, wie sich das Terrain in den vergangenen Milliarden Jahren entwickelt hat – etwa ob die Teilchen an Ort und Stelle gebildet wurden oder ob Wind sie in den Gale-Krater transportierte“, erklärt der Wissenschaftler, der die Mission in den nächsten drei Monaten am Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena (Kalifornien), dem Sitz des Kontrollzentrums der Mission, begleiten wird.


Ergänzend setzt der MPS-Wissenschaftler auf Messdaten des Spektrometers Chemistry and Mineralogy (CheMin), das die Bodenproben mit Hilfe von Röntgenstrahlung untersucht. „Das Wissenschaftsteam in Pasadena wird die Daten aller Instrumente täglich sichten, um dann die Route des Rovers für den nächsten Tag zu bestimmen“, beschreibt Goetz die Aufgaben des Teams während der Mission.

Das Instrument Sample Analysis at Mars (SAM) vor seinem Einbau auf den Rover.


Vom MPS aus unterstützt zudem Dr. Fred Goesmann die Mission. Der Physiker ist als Wissenschaftler am Instrument Sample Analysis at Mars (SAM) beteiligt. „SAM ist kein einzelnes Instrument, sondern vielmehr ein komplexes, automatisiertes Labor“, beschreibt der Forscher. Eine ausgeklügelte Abfolge von Sieben, Öfen, Spektrometern und weiteren Messgeräten erlaubt es, Gas- und Bodenproben umfassend zu analysieren. Hauptaufgabe des 38 Kilogramm schweren Komplexes ist es dabei, nach organischen Verbindungen zu suchen. „Sollte es einst Leben auf dem Mars gegeben haben, müsste es Spuren dieser Art hinterlassen haben“, erklärt Goesmann.


Das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung war seit 1996 an fünf Marsmissionen der amerikanischen und europäischen Weltraumbehörden beteiligt. Vor vier Jahren etwa spielte das Institut eine maßgebliche Rolle bei der Landemission Phoenix der NASA. Die Kamera an Bord, der erstmals Aufnahmen gefrorenen Wasers im Marsboden gelangen, hatten Wissenschaftler und Ingenieure des MPS entwickelt und gebaut. Für die geplante Mission ExoMars der ESA entwickeln Wissenschaftler des MPS derzeit ein Instrument, dass organische Moleküle auf der Marsoberfläche untersuchen soll.

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