Erkundung der Marsoberfläche in 3D und Farbe

Durch die Analyse von Bildern der DLR-Kamera HRSC auf der Sonde Mars Express ist man Eisreservoiren unter der Oberfläche des Planeten Mars auf der Spur. Die abgebildeten Kanalsysteme und Einschlagkrater deuten auf Eis- und Wasservorkommen in früheren Zeiten hin.

Topographische HRSC-Bildkarte der Marsregion Hephaestus Fossae
Topographische HRSC-Bildkarte der Marsregion Hephaestus Fossae

Baikonur (Russland) - In der Region Hephaestus Fossae westlich des Marsvulkans Elysium Mons finden sich zahlreiche kleine Einschlagkrater und Kanalsysteme - dies ist auf den von der Kamera HRSC des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) deutlich zu erkennen. Mit großer Wahrscheinlichkeit spielt Eis bei der Bildung der heute trockenen Kanäle, deren Entstehung noch nicht eindeutig geklärt ist, eine bedeutende Rolle. Das Eis muss in Hohlräumen unter der Oberfläche gespeichert worden sein.

Bei den kleineren Einschlägen wurde das feste Gesteinsmaterial ballistisch ausgeworfen und schlug in unterschiedlicher Entfernung vom Einschlagort wieder auf der Oberfläche auf. Bei dem großen Einschlagkrater wurde jedoch deutlich weicheres, weniger verfestigtes Material ausgeworfen. Rund um den Kraterrand lässt sich nämlich deutlich eine Auswurfdecke mit Fliessformen, die sich von den steilen Flanken des Kraters in die Umgebung erstrecken, erkennen. Solche Krater werden nach dem englischen Wort für Wall auch Rampart-Krater genannt. Rampart-Krater unterscheiden sich von "gewöhnlichen" Einschlagkratern, deren Auswurf strahlenförmig um das Zentrum des kosmischen Treffers in die Umgebung verteilt wurde, durch ihre charakteristischen, sich überlagernden Auswurfdecken.

Auf dem Mars befindet sich der größte Teil des gefrorenen Wassereises in Hohlräumen unter der Oberfläche. Möglicherweise wurde bei dem Einschlag ein solches Eisreservoir getroffen. Die Ausbildung der Ejektadecke sowie die schon vor dem größeren Einschlag in diesem Gebiet vorhandenen, durch Oberflächenabfluss entstandenen verzweigten Kanäle zu beiden Seiten des Einschlagkraters stützen eine solche Vermutung. Da die kleinen Einschlagkrater keine solche Auswurfdecke zeigen, ist davon auszugehen, dass ihre Tiefe nicht ausreicht, um das Eis in der Tiefe zu erreichen. Es ist also möglich, aus den verschiedenen Tiefen der Einschlagkrater in Verbindung mit der Ausbildung einer Ejektadecke zu berechnen, in welcher Tiefe sich ein mögliches Reservoir gefrorenen Wassers befinden könnte. Ob auch heute noch Eis unter der Oberfläche von Hephaestus Fossae vorhanden ist, kann man anhand der Bilder nicht feststellen; der Einschlag der Meteoritenkraters erfolgte vermutlich vor vielen Millionen Jahren.

Die HRSC-Aufnahmen stammen vom 28. Dezember 2007. Mars Express startete vor fast genau sechs Jahren am 2. Juni 2003 vom russischen Weltraumbahnhof Baikonur in Kasachstan und befindet sich seit dem 25. Dezember desselben Jahres im Marsorbit – bis heute hat die ESA-Sonde fast 7000 mal den Mars umrundet. Sämtliche sieben Experimente sind noch voll funktionsfähig. Die HRSC (High Resolution Stereo Camera) ist das erste Kameraexperiment in der Planetenforschung, das eine Oberfläche gleichzeitig in hoher Auflösung, in Farbe und in "3D" aufnehmen kann. Mit ihr ist es möglich, aus den neun unter verschiedenen Winkeln auf die Planetenoberfläche gerichteten Aufnahmekanälen so genannte digitale Geländemodelle abzuleiten, mit denen die Topographie der Landschaft bildhaft dargestellt werden kann.

In der obigen Darstellung werden die topographischen Informationen auf die hochauflösende Aufnahme des Nadirkanals der HRSC übertragen, des senkrecht nach unten blickenden und die höchste Auflösung liefernden Kanals; Norden ist rechts im Bild. Anhand der farbkodierten Skalierung (unten rechts) lässt sich erkennen, dass die Region relativ eben ist und leicht nach rechts, in Richtung Norden, abfällt. Die Höhenangaben beziehen sich auf einen gedachten "Meeresspiegel" auf dem Mars: die Oberfläche eines so genannten Areoids, das durch einen Wert konstanter Schwerkraft definiert ist. Das verästelte Kanalsystem hat sich im Oberlauf (links) kaum, und erst weiter nördlich etwa hundert Meter und tiefer in die Ebene eingegraben. Der markante, im Durchmesser etwa 20 Kilometer große Einschlagsrater hingegen dringt in eine Tiefe von fast einem Kilometer in die Marskruste ein und stieß dabei offensichtlich auf wasser- oder eisführende Schichten. Dadurch wurde das Auswurfmaterial fließfähig und führte zu den charakteristischen, sich überlagernden Auswurfdecken.