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Bild: Blick zurück vom Gipfel der Columbia-Hügel mit den
Aufstiegsspuren des Mars-Rovers Spirit
© NASA / JPL
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Mitte 2003 wurden die beiden Spektrometer mit
je einem Erkundungs-Rover, Spirit und Opportunity, zum Mars geschickt.
Beide Rover und alle Instrumente an Bord überlebten die starken
Vibrationen beim Start der Raketen. Etwa sieben Monate später im
Januar 2004 erfolgten die holprigen Landungen auf dem Mars. Mehr als
zwanzig Mal hüpften die Landegeräte, die von riesigen Airbags umgeben
waren, auf der Marsoberfläche hoch und nieder bis sie schließlich zur
Ruhe kamen. Großes Aufatmen bei allen beteiligten Technikern und
Wissenschaftlern. Jetzt konnte es losgehen auf dem Mars!
Die Handteller großen Alpha-Röntgen-Spektrometer wurden in der
Abteilung Kosmochmie des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz
unter der Leitung von Dr. Rudolf Rieder gebaut. Die Geräte mussten
viele Tests über sich ergehen lassen, bevor die NASA-Techniker des Jet
Propulsion Laboratory in Kalifornien sie für die große Reise
akzeptierten.
Wissenschaftler hatten viele Jahre lang die Marsoberfläche mit Bildern
aus dem Orbit studiert, um zwei Landestellen zu finden, die Hinweise
auf ehemalige Aktivitäten von Wasser geben sollten. Die Rover sind für
diese Aufgabe wie Feldgeologen ausgerüstet: mehrere Stereo-Kameras
(USA), eine Mikroskop-Kamera (USA), ein APXS zur Bestimmung der
chemischen Zusammensetzung (Max-Planck-Institut für Chemie), ein
Mössbauer-Spektrometer zur Identifizierung eisenhaltiger Minerale
(Johannes Gutenberg-Universität Mainz), und ein Gesteinsschleifer
(USA). Erst das Zusammenspiel der verschiedenen Instrumente erlaubte
eine eingehende Erforschung der unbekannten Marsoberfläche.
Der Rover Spirit war im großen Gusev-Krater gelandet (Durchmesser 130
Kilometer). Genau auf der anderen Seite des Mars, in der Ebene
Meridiani, war der Rover Opportunity in einem ganz kleinen Krater zur
Ruhe gekommen (Durchmesser nur 20 Meter). Jedoch entpuppte sich dieses
"Golfloch" als ein Glücksfall. Genau vor der Nase, sprich dem
Instrumentenarm des Rovers lag helles, anstehendes Gestein. Schon die
ersten Messungen mit dem Alpha-Röntgen-Spektrometer zeigten, das hier
keine "normalen" Steine vorlagen - man hatte nur einfache Basalte
erwartet - sondern ein Material, das aus einer Mischung von
Schwefelsalzen in hoher Konzentration und Mars-Staub besteht. Der
Gesteinsschleifer enthüllte, dass das Material relativ fest ist. Die
Bilder zeigten viele Schichtungen. Es handelt sich also um ein
richtiges Sediment, das durch Ablagerung in Wasser entstanden ist.
Rover Opportunity entdeckte auf seiner zweijährigen Reise noch viele
Hinweise auf ehemaliges Wasser, das jedoch seit langer Zeit
verschwunden ist. Heute ist die Marsoberfläche knochentrocken und
wegen der sehr dünnen Atmosphäre auch nicht imstande, flüssiges Wasser
zu halten, denn es verdunstet sofort - nur auf den sehr kalten
Marspolen gibt es Wassereis. Doch der Nachweis war erbracht, dass
einst, vor vielen hundert Millionen oder gar ein, zwei Milliarden
Jahren, Wasser vorhanden war. Meridiani war also früher ein Land der
vielen Seen oder eines kleinen Ozeans gewesen. Wann genau Wasser auf
dem Mars geflossen ist und ob sich darin Leben entwickelt haben
könnte, ist noch unbekannt. Dies soll mit den nächsten Mars-Missionen,
etwa dem MSL-Rover 2009, näher untersucht werden.
Auf der anderen Seite des Mars hatte Rover Spirit anfangs Probleme,
Spuren von Wasser zu finden. Obwohl ein großes Flusstal in den
Krater-Gusev mündet, ist die Landestelle jetzt eine typisch trockene
Marswüste: rotbrauner Staub und verstreute Gesteinsbrocken. Eine
chemische Analyse der Steine mit dem Alpha-Röntgen-Spektrometer ergab
erstaunlicherweise eine basaltische Zusammensetzung. Einzig die
unerwartete Entdeckung des APXS, dass in einem der Steine eine hohe
Konzentration des Elements Brom vorliegt, deutete auf die Einwirkung
von Feuchtigkeit hin, weil Bromsalze in Wasser sehr leicht löslich
sind. Da weitere Anzeichen für Wasser in der Umgebung fehlten,
beschloss das NASA-Wissenschaftsteam, den Rover in Richtung einer
Hügelkette zu steuern, die immerhin mehr als zwei Kilometer entfernt
lag. Beide Rover einschließlich ihrer Instrumente waren nach sechs
Monaten immer noch in extrem guter Form, und so bestand berechtigte
Hoffnung, dass Spirit eine lange Reise gut überstehen würde. Die
Hügelkette hat er schon Mitte letzten Jahres mühelos erreicht und mehr
als sechs Kilometer zurückgelegt, obwohl er nur für eine maximale
Fahrtstrecke von eineinhalb Kilometern konstruiert worden war.
In den Hügeln, die zur Erinnerung an das verunglückte Space Shuttle
"Columbia Hills" getauft wurden, entdeckte Spirit Steine, die total
anders sind als alle vorher auf dem Mars gefundenen, einschließlich
der Sedimente von Meridiani. Ihr hoher Anteil an flüchtigen Elementen
wie Schwefel und Chlor lässt darauf schließen, dass einst Asche von
einem nahe liegenden Vulkan in den Gusev-Krater herunter regnete.
Heute ragen die Columbia Hills über die Gusev-Ebene auf, doch früher
waren sie mit Wasser in Kontakt, vielleicht eingetaucht in einem einst
gefüllten Kratersee. Die chemische und mineralogische Zusammensetzung
der Steine sowie sulfatreiche Staubschichten in einem Graben deuten
darauf hin, dass hier einst Wasser mit vulkanischer Asche reagiert
hat.
Immer wieder sind die Daten des APXS für Überraschungen gut. Kürzlich
wurde an drei verschiedenen Stellen in den Columbia Hills ein helles,
zerklüftetes Grundgestein mit außergewöhnlich niedrigen Eisen- und
hohen Aluminium-Konzentrationen entdeckt. Die Eisengehalte sind zwei-
bis dreimal niedriger im Vergleich zu allen anderen Gesteinen auf dem
Mars und den vom Mars stammenden Meteoriten. Der Hauptbestandteil
dieser neu entdeckten Sedimente könnte ein aluminiumreiches Tonmineral
sein, das durch Einwirkung von säurehaltigem Wasser auf vulkanische
Asche entstehen kann.
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