Panorama

Mars-Mission sucht Spu­ren frü­he­ren Le­bens

30.07.2020 - Heute startet der Marsrover Perseverance an Bord einer Atlas-V-Rakete.

Mit Perseverance (Beharr­lichkeit), ihrem bisher komplexesten Marsrover, beginnt die Nasa ein neues Kapitel bei der Suche nach Spuren von Leben auf dem Mars. Der Start des neuen Rovers soll heute, am 30. Juli 2020 um 13:50 Uhr (MESZ) mit einer Atlas-V-Trägerrakete von Cape Canaveral in Florida stattfinden. Die Landung ist für den 18. Februar 2021 im Krater Jezero geplant. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR ist im Wissen­schaftsteam der Mission Mars 2020 vertreten und an der Auswertung der Daten und Bilder beteiligt. Ziel der Mission ist es, anhand von Gesteins- und Sediment­analysen genauer heraus­zufinden, wann der Mars ideale Bedingungen für Mikro­organismen gehabt haben könnte.

Wenn der Rover Perse­verance 2021 auf dem Mars landet, hat er erstmals in der Geschichte der Erkundung des Mars Behälter zum Einsammeln von Proben an Bord, die mit Bohrkernen aus einigen Zentimeter Tiefe gefüllt und für eine spätere Rücksendung zur Erde zunächst auf dem Mars deponiert werden sollen. Mittels mehrerer Folge­missionen sollen die Proben bis etwa Anfang der 2030er Jahre zur Erde transportiert werden. Insgesamt sieben wissen­schaftliche Instru­mente sind in den Rover von der Größe eines Kleinwagens und einer Masse von 1025 Kilogramm integriert, mit denen er die Geologie der Landestelle analysiert, nach Anzeichen früheren Lebens in Gestein und Sedimenten sucht und so die vielver­sprechendsten Proben für die spätere Analyse auf der Erde findet. Dazu hat die Mission Mars 2020 eine weitere Premiere im Gepäck: Eine kleine, 1,8-Kilogramm leichte Hubschrauber­drohne für erste Testflüge über der Landestelle in der dünnen Mars­atmosphäre.

„Wir freuen uns sehr, bei dieser außer­gewöhnlichen Mission zum Mars im Wissenschaftsteam dabei zu sein“, sagt Nicole Schmitz vom DLR-Institut für Planeten­forschung. „Besonders gespannt sind wir jetzt schon auf die ersten Bilder nach der Landung. Dann werden wir die Landestelle und das fast vier Milliarden Jahre alte Flussdelta das erste Mal aus der Perspektive der Rover­kamera Mastcam-Z betrachten können.“ In die Prozes­sierung der Bilder der Stereokamera Mastcam-Z (Mast Camera, Zoom) fließt die langjährige Expertise der Berliner Planeten­forscher ein, die sie bereits mit Kameratechnik bei den Missionen Mars Express, Dawn, MASCOT/Hayabusa2 und Philae/Rosetta gesammelt haben.

„Die beiden wissen­schaftlichen Augen von Perseverance zur räumlichen Orientierung und mineralogischen Analyse befinden sich am Kopf des Rovers auf dem markanten Mast“, erklärt Frank Preusker vom DLR-Institut für Planeten­forschung. „Zusammen werden sie in der Lage sein, 360-Grad-Panoramen in 3D und in Farbe zu liefern.“ Mit maximalem Zoom kann die Kamera sogar bei einzelnen Aufnahmen Objekte von gerade einmal der Größe einer Stubenfliege über die Länge eines Fußballfeldes hinweg sichtbar machen. Die wissen­schaftliche Leitung der Mastcam-Z liegt bei der Arizona State University. Der Rover Perse­verance verfügt insgesamt sogar über 23 Kameras, mehr als jede andere interplanetare Mission bisher.

In direkter Nach­barschaft zu den beiden Augen der Stereokamera befindet sich ebenfalls auf dem Mast des Rovers das Spektrometer SuperCam, ein Instrument, das kontaktlos eine Analyse der chemischen Zusammen­setzung und Mineralogie in der Umgebung des Rovers erlaubt. „Wie der Vorgänger ChemCam auf dem Marsrover Curiosity nutzt das Spektro­meter einen gepulsten Laser, um die Geochemie von Gestein und Boden zu untersuchen. Darüber hinaus setzt es drei weitere spektro­skopische Techniken und ein Mikrofon ein, um den Mineralgehalt und die Härte des Gesteins zu untersuchen“, erklärt Susanne Schröder vom Berliner DLR-Institut für Optische Sensor­systeme, die sich im Wissenschafts­team vor allem mit der Datenanalyse der Laser-Spektro­skopie befasst. Die wissen­schaftliche Leitung der SuperCam liegt beim Los Alamos National Laboratory in New Mexico und bei IRAP/CNES in Toulouse, Frankreich.

Perse­verance wird im Krater Jezero landen, der sich am westlichen Rand von Isidis Planitia befindet, einem der größten Einschlagsbecken auf dem Mars, nördlich des Mars­äquators bei etwa 18 Grad Breite und 77 Grad Länge gelegen. Westlich von Isidis finden sich einige der ältesten und wissenschaftlich interessan­testen Landschaften, die der Mars zu bieten hat. Hochauf­lösende digitale Gelände­modelle, die aus Daten der DLR-Stereokamera HRSC an Bord der ESA-Mission Mars Express gewonnen wurden, haben einen bedeutenden Betrag bei der Auswahl und Erforschung der Landestelle geleistet. Aus ihnen lassen sich wertvolle geo­logische Daten berechnen, wie das Volumen des Katers und des Deltas sowie Breite, Tiefe und Gefälle des Flusses, aber auch die Gelände­neigung innerhalb der Landeellipse - eine der wichtigsten Faktoren für die Landestellen­auswahl.

Sehr wahr­scheinlich beherbergte der 45 Kilometer große Krater Jezero vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren einen See. Deutliche Anzeichen dafür liefert ein altes Flussdelta im Westen des Kraters, das wasser­haltige Minerale wie beispiels­weise Tonminerale enthält. Daher stammt auch der Name des Kraters „Jezero“, der in mehreren slawischen Sprachen „See" bedeutet. Wissen­schaftler halten es für möglich, dass Flüsse, die in Jezero mündeten und durch ihn gespeist wurden organische Moleküle oder andere potenzielle Anzeichen mikro­biellen Lebens, vielleicht sogar Mikroorganismen, mit sich führten. Spuren dieses früheren Lebens könnte in den Ablagerungen des Flussdeltas oder den Seese­dimenten von Jezero konserviert sein und sich heute dort finden lassen. Heute ist das flüssige Wasser auf der Oberfläche des Mars verschwunden und seine Atmosphäre auf weniger als ein Prozent des Erd­atmosphären­drucks ausgedünnt.

Perse­verance ist mittler­weile der fünfte Rover, den die Nasa zum Mars schickt. 1997 landete Sojourner im Rahmen der Mission Mars Pathfinder und sendete rund drei Monate lang Daten und Bilder vom Roten Planeten zur Erde. 2004 folgten die Zwillingsrover Spirit und Opportunity, die erstmals größere Strecken zurücklegten, bis der Marswinter 2007 die Kommunikation mit Spirit und ein Staubsturm 2018 schließlich mit Oppor­tunity beendeten. 2012 landete der bis heute im Krater Gale aktive Rover Curiosity, der in vielerlei Hinsicht baugleich mit Perse­verance ist. 2018 setzte zuletzt die Landeplattform InSight auf dem Mars auf, ein geophysikalisches Labor, das das Innere des Planeten unter anderem mit der selbst­hämmernden Thermalsonde HP³ des DLR, dem Mars­maulwurf, erkundet. Der Nasa-Rover Perseverance ist zunächst für eine Missionsdauer von einem Marsjahr (zwei Erdjahren) ausgelegt mit der Option auf eine Verlängerung der Mission.

Auch im nächsten Start­fenster zum Mars im Jahr 2022 ist geplant, einen Rover von der Erde zum Roten Planeten zu schicken, der nach Spuren früheren Lebens suchen soll: Im Rahmen des ExoMars-Programms der ESA und der russischen Raumfahrt­agentur Roscosmos wird der Rover Rosalind Franklin dabei unter anderem Proben aus bis zu zwei Metern Tiefe an die Mars­oberfläche befördern und in seinem Inneren hochgenau nach Biosignaturen analysieren. In der Tiefe sind organische Verbindungen vor der Zerstörung durch kosmische Strahlung besser geschützt. Das DLR steuert einen wesentlichen Teil der wissen­schaftlichen Nutzlast zu Rosalind Franklin bei: Eine hochauf­lösende Kamera auf dem Mast des Rovers wird es den Wissen­schaftlern ermöglichen, verschiedene Gesteine zu inter­pretieren und den best­möglichen Platz für die Bohrungen festzulegen.

DLR / JOL

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