Panorama

Globales Geländemodell für den Mars

09.08.2019 - High Resolution Stereo Camera hat bald die gesamte Marsoberfläche in hoher Auflösung erfasst.

Sand, Staub und Gestein in unterschiedlichen Farbtönen bedecken weitläufige Flächen in der Hochlandregion Terra Cimmeria, einer der ältesten Landschaften auf dem Mars. Die Variationen in den Farb­schattierungen rühren sowohl von Unterschieden in der Mineralogie als auch von der Beschaffenheit des Ober­flächen­materials her und sind typisch für die alten Mars­hochland­gebiete. Die Aufnahmen wurden im Dezember 2018 mit dem am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelten Kamera­experiment HRSC (High Resolution Stereo Camera) aufgenommen, das seit Dezember 2003 auf der ESA-Raumsonde Mars Express den Roten Planeten umkreist.
 

Ursprünglich nur für die Dauer eines Marsjahres geplant (zwei Erdenjahre) umkreist Mars Express mit sieben Experimenten an Bord nun seit fast 16 Jahren den Nachbar­planeten der Erde. Die HRSC hat dabei bald 100 Prozent des Mars mit Stereobilddaten in hoher Auflösung erfasst, aus denen ein globales digitales Geländemodell der Mars­oberfläche berechnet wird. Etwa zwei Drittel der knapp 150 Millionen Quadrat­kilometer des Planeten (das entspricht etwa der Gesamtfläche aller Kontinente der Erde) sind mit einer Auflösung von etwa zwanzig Metern pro Bildpunkt und besser erfasst.

Helle und dunkle Gebiete auf dem Mars kann man sogar mit dem Teleskop von der Erde aus erkennen. Im 19. Jahrhundert gaben solche Beobachtungen Grund zur Annahme, dass auf dem Mars ausgedehnte Wald­gebiete existieren, es also zumindest Vegetation auf dem Mars geben könnte, wenn nicht sogar Lebewesen. Seit den späten 1960er Jahren ist es mit Raumsonden möglich, den Mars aus der Nähe zu beobachten. Schnell war klar, dass der Mars zwar wie die Erde eine Atmosphäre besitzt, diese aber nahezu kein Wasser enthält und vor allem viel dünner ist. Dadurch herrschen heute dort viel zu niedrige Durchschnitts­temperaturen, um Leben zu ermöglichen. Auch wenn die Existenz von primitiven Organismen auf dem Mars heute oder in der Frühzeit nicht ausgeschlossen wird, hat es auf dem Mars nie Wälder im Ausmaß irdischer Kontinente gegeben.

Ursache für die auffallenden Hell-Dunkel-Schattierungen, die man auch auf den Bildern der Region Terra Cimmera sieht, sind vielmehr Unterschiede in der Mineralogie. Helle Gebiete sind von Staub bedeckt, der einen größeren Anteil von hellen silikatischen Mineralen enthält. Dunkle Gebiete sind dagegen hauptsächlich von Material bedeckt, das aus mafischen, dunklen Mineralen bestehen, wie zum Beispiel den Bestandteilen von Basalt. Basalt ist auf dem Mars und der Erde das am weitesten verbreitete Produkt magmatischer Silikatschmelzen. Sie sind geschmolzen im Gesteinsmantel leichter als das Umgebungs­gestein. Dadurch steigen sie auf und treten als dünnflüssige Lava an die Oberfläche. 

Dunkle Schichten aus basaltischem Sand sind wahrscheinlich aus vulkanischer Asche entstanden, die auf dem Mars vielerorts imposante dunkle Dünenfelder bildet. Fünf große Vulkan­provinzen und unzählige kleine, verstreute Vulkane haben in der Vergangenheit immense Mengen an Asche über den gesamten Mars verteilt, die später mit anderem Gesteins­material überdeckt wurde. Wenn die so gebildeten dunklen Ascheschichten an Hängen wieder zutage treten, beispielsweise in Einschlags­kratern, wird die Asche weggeweht und großflächig wieder abgelagert.

Der größte auf den Bildern zu sehende Einschlagskrater hat einen Durchmesser von 25 Kilometern, ist aber nur etwa 300 Meter tief. Im Laufe der Zeit wurde der einstmals schüsselförmige Krater nach und nach mit Lava, Gletscher­material, Fluss­ablagerungen und windverlagerten Sedimenten verfüllt, wodurch seine ursprüngliche Form nahezu vollständig eingeebnet wurde. In seiner jetzigen Erscheinung erinnert er eher an eine Quiche-Auflaufform als an einen Einschlags­krater. Der stark abgetragene Krater­rand sowie die Menge an abgelagerten Materialien innerhalb des Kraters deuten darauf hin, dass er ein sehr hohes Alter von vermutlich über drei Milliarden Jahren hat.

Südlich des Einschlagskraters gelegene Tafelberge und Täler sind die Überreste eines ehemals ausgedehnten Flusssystems in Terra Cimmeria. Forschungs­ergebnisse deuten darauf hin, dass das abfließende Wasser von geschmolzenem Eis oder Schnee stammt und wahrscheinlich während mehrerer Vergletscherungs­perioden freigesetzt wurde.

Die Deckschichten, aus denen die Tafelberge aufgebaut sind, könnten von äolischen Ablagerungen stammen, also vom Wind dorthin verfrachtet und verfestigt worden sein. Sie sind vergleichbar mit Lößablagerungen (verfestigten Staub­sedimenten), die beispielsweise in China bis zu mehrere hundert Meter mächtig sein können. Zahlreiche Talnetzwerke durchschneiden diese leicht von fließendem Wasser erodierbaren Sedimente, wie es unter anderem nördlich des großen Einschlags­kraters zu sehen ist. Sie mündeten wahrscheinlich in einen Verbund nördlich gelegener Senken, in dem sich vermutlich ehemals ein größerer See namens Eridania befand.

Auf einigen Aufnahmen sind kleine dunkle Staubteufelspuren zu erkennen. Sie entstehen, wenn Atmosphärenwirbel die oberste, helle Staub­schicht entfernen und die darunterliegende, dunklere Oberfläche freilegen. Ausgehend von den kleinsten Einschlags­kratern sind in dieser Gegend auch südöstlich gerichtete, sogenannte erosive Windfahren zu erkennen. Diese Art von Windfahren entstehen, wenn die Windgeschwindigkeiten hinter einem Hindernis (in diesem Fall ein Krater) zunehmen und dadurch die abtragende Kraft des Windes erhöht wird. Dadurch wird wie bei den Staubteufeln die oberste, helle Staub­schicht entfernt, und das darunterliegende, dunkle vulkanische Material kommt zum Vorschein. Staub­teufelspuren und Windfahnen sind die teils kurzlebigen Zeugen der vermutlich letzten heute noch anhaltenden geologischen Aktivität auf dem Mars, die hauptsächlich aus dem Transport von Staub und Sand durch Wind besteht. Der Name der Region Terra Cimmera bedeutet „Land der Kimmerer“ – die Kimmerer waren ein Reitervolk in der Antike, das am nördlichen Ufer des Schwarzen Meers und im Kaukasus beheimatet war.

DLR / DE
 

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