Daten vom Mars enthüllen die Geheimnisse des Roten Planeten
Dem UPWARDS-Projekt ist es gelungen, Daten von Missionen wie Mars Express zu analysieren, um neue Erkenntnisse über den Inhalt des Untergrunds und der Staubstürme des Planeten sowie das Verhalten von Wassereiswolken und den Austausch von Methan zwischen dem Planeteninneren und der Atmosphäre zu gewinnen. Man entwickelte neue Verfahren, um Daten aus der ExoMars-Mission Trace Gas Orbiter (TGO) von 2016 zu erschließen und einen Referenzrahmen für zukünftige Missionen wie etwa den Betrieb des ExoMars-Rovers bereitzustellen. Klima der Zusammenarbeit Projektkoordinator Dr. Miguel Angel López-Valverde vom Andalusischen Institut für Astrophysik in Spanien geht davon aus, dass die Ergebnisse deutlich die entscheidende Rolle der wissenschaftlichen Zusammenarbeit für das Verständnis komplexer Systeme wie etwa des Klimas eines Planeten widerspiegeln und den Wissenschaftlern echte Perspektivwechsel verschaffen. „In den vergangenen 20 Jahren der Marserkundung haben wir festgestellt, dass das Klima weitaus komplexer als zunächst angenommen ist“, berichtet er. „Das Klima sollte als ein ganzheitliches System ähnlich wie auf der Erde betrachtet werden, wo Oberfläche, Vulkane, Ozeane, Atmosphäre und Wolken usw. einander beeinflussen.“ Bei UPWARDS hat man mit der Zusammenführung von Fachkräften aus verschiedensten Gebieten maßgeblich dazu beigetragen. „Eine der Stärken dieses Projekts war, dass die Teams von Beginn an zusammenarbeiten konnten“, sagt Dr. López-Valverde. „Im Normalfall funktioniert es so, dass Forscher eine Finanzierung für ihren eigenen Spezialbereich erhalten und erst später mit anderen Fachleuten zusammenarbeiten. Wir haben nachgewiesen, dass die Einsetzung von Kooperationsteams noch vor dem Eintreffen neuer Missionsdaten äußerst nützlich für die Missionsvorbereitung sein kann, und ich denke, dass das eine deutliche Lehre für die Zukunft ist.“ Den Mars entdecken Hauptziel war von Anfang an die Entwicklung neuer mathematischer Abrufmethoden, um mehr Daten vom Mars zu erhalten. „Bei einigen dieser Verfahren können Daten von verschiedenen Instrumenten kombiniert werden, was sehr viel effizienter sein kann“, erläutert Dr. López-Valverde. „So etwas in der Art hat man bereits bei der Erhebung der Daten von Erdbeobachtungssatelliten gemacht, aber hier wurden derartige Verfahren erstmalig auf den Mars angewandt.“ Es wurde neuen Methoden zum Abrufen von Daten in speziellen Beobachtungsgeometrien der Weg bereitet. Vertikale Profile von Wasserdampf und Kohlendioxid können sogar unter staubigen atmosphärischen Bedingungen oder direkter Sonneneinstrahlung aufgenommen werden, was vor fünf Jahren noch unmöglich gewesen wäre. Das Projekt hat es außerdem geschafft, einen Blick in Staubstürme zu erhaschen. „Das war eine ganz besondere Herausforderung“, stellt Dr. López-Valverde fest. „Wir haben eine umgekehrte Korrelation zwischen der Menge an Staub und der Menge an Wasserdampf innerhalb eines Sturms gefunden. Und auch diese Art der Entdeckung ist für den Mars eine Premiere.“ Eine weitere aufregende Entwicklung war eine vollständige Kartierung der Wassereiswolken des Mars, die darauf schließen lässt, dass diese eine wichtige Rolle im Wasserkreislauf des Planeten spielen. „Das sind erstaunliche, bizarre Gebilde, über die wir bisher nur sehr wenig wussten“, erzählt Dr. López-Valverde. „Wir vermuten jetzt, dass es einen aktiven Austausch von Wasserdampf zwischen dem Untergrund und der Atmosphäre gibt, und dass es Wassereiswolken viel häufiger als bisher angenommen gibt. All diese Daten standen durch die Mission Mars Express zur Verfügung; wir haben lediglich die Methoden entwickelt, um an sie heranzukommen.“ Das Projekt konnte sogar rätselhafte Wasserstoffemissionen in den obersten Schichten der Atmosphäre messen und vergleichen, die ins All entweichen, was möglicherweise bestätigt, dass bei Staubstürmen große Mengen an Wasserdampf in große Höhen gelangen können. Nach Abschluss des Projekts im Februar 2018 zeigt sich Dr. López-Valverde zuversichtlich, dass eine Verbreitung der Daten und Instrumente dazu beitragen wird, Europa an die Spitze der Marsforschung zu bringen und engere Verknüpfungen zwischen europäischen Teams herbeizuführen. „Große gemeinsame Konsortien sind der Schlüssel zur Planetenforschung der Zukunft“, betont er. „Dieses Projekt hat ein Beispiel gegeben, und ich hoffe, dass andere folgen werden.“
Schlüsselbegriffe
UPWARDS, MARS, ExoMars, Kartierung, Satellit, Atmosphäre, Klima, Wassereis, Wolken, Staubstürme, Planet, Wasserstoff