Geologische und geophysische Untersuchungen unter der Oberfläche des Mars decken verlockende Hinweise über die Entstehung von Gesteinsplaneten auf
Im November 2018 durchbrach die Raumsonde InSight die Atmosphäre des Mars und setzte sicher auf der ebenen, glatten Lavafläche namens Elysium Planitia auf. Ziel der Mission ist herauszufinden, wie ein Gesteinskörper sich formt und entwickelt und so zu einem Planeten wird. Dies wird durch die Untersuchung der inneren Struktur und des Aufbaus des Roten Planeten erreicht. Frühere Missionen zum Mars haben die Geschichte der Oberfläche untersucht, indem Merkmale wie Schluchten, Vulkane, Felsen und Bodenproben analysiert wurden. Bisher war nur wenig über die Vorgänge ein paar Kilometer unter der Oberfläche bekannt. „Die innere Struktur des Mars zeigt, wie sich der Planet im Gegensatz zur Erde im Laufe der Zeit entwickelt hat. Diese Informationen können auch dafür verwendet werden, den Aufbau steiniger Exoplaneten vorherzusagen, die vermutlich marsähnliche innere Eigenschaften aufweisen“, betont Lu Pan, Koordinatorin des Forschungsprojekts GeoInSight, das mit Unterstützung des Marie Skłodowska-Curie-Programms durchgeführt wird.
Einsicht in das Innenleben des Roten Planeten
Der neue Roboterbewohner des Mars ist der erste Forschungsroboter, der mithilfe modernster Instrumente tief unter die Oberfläche des Planeten vordringt und sein Inneres eingehend untersucht. Bisher hat das hochempfindliche Seismometer viele Vibrationen aufgezeichnet. Mehr als 300 davon wurden als „Marsbeben“ mit einer Stärke von bis zu 3 bis 4 auf einer von Marsseismologen entwickelten Skala bestätigt. Durch Beben verursachte seismische Wellen verhalten sich wie Lichtstrahlen – sie werden gefangen, reflektiert und in unterschiedliche Richtungen gebrochen. Verschiedene Materialien beeinflussen die Wellen dabei auf unterschiedliche Weise, was zu komplizierten Wellenformen führt. „Durch die Verwendung spektroskopischer Daten auf der Oberfläche des Mars lässt sich die Art und der Aufbau von Gesteinsbrocken bestimmen und es kann abgeschätzt werden, wie tief sie unter der Raumsonde liegen. Diese Informationen können eventuell einige Eigenschaften der seismischen Wellenformen erklären, die durch das Seismometer von InSight aufgezeichnet wurden“, erklärt Pan. Die Forschenden bei GeoInSight vermuten, dass die ersten Kilometer der Kruste strukturell komplexe Gebiete aufweisen. Es wurden Krustenstrukturen aus ineinander verwobenen Sedimentablagerungen unter den Lavaströmen nahe des Landeplatzes entdeckt. „Diese Heterogenitäten in der Marskruste können zu Gebieten mit verminderter Geschwindigkeit oder erhöhter Streuung seismischer Wellen führen, die seismischen Wellenformen verändern und die Auswertung der von den Instrumenten der Raumsonde gesammelten seismischen Daten erschweren“, fügt Pan hinzu. Die Wissenschaft ist zwar hocherfreut über die entdeckten unterirdischen Bewegungen, dennoch wären stärkere Marsbeben wünschenswert. Im Laufe der Mission wird die Aufzeichnung weiterer Marsbeben erwartet, einige mit einer Stärke von bis zu 5 oder 6, die genug Kraft zur Entdeckung der Einzelheiten des geheimnisvollen Kerns des Mars aufbringen würden.
Spektrale Signaturen am Landeplatz
Die Spektroskopie hat eine wesentliche Rolle bei der Erkundung des Mars gespielt, unter anderem bei der Bestätigung verschiedener wasserhaltiger Mineralien auf der Marsoberfläche. Wie schon bei dieser Expedition verwendeten die Forschenden bei GeoInSight das Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars – ein Spektrometer für sichtbares Infrarot an Bord eines Satelliten, der den Planeten seit 2006 umkreist. Eine Analyse der Spektraldaten aus dem Orbit aus mehr als 90 Spektralbildern aus kurzwelligem Infrarot und weitere Verfahren zur Reduktion von Störungen und Artefakten verhalfen den Forschenden zu Erkenntnissen über die Mineralien und Felsen auf der Marsoberfläche. Die Insight-Mission ist nicht nur eine Marsmission, sie betrifft vielmehr das gesamte Sonnensystem. Die Erkenntnisse von GeoInSight und zukünftige geophysische Daten werden Hinweise über die Entstehung von Gesteinsplaneten aufdecken, insbesondere darüber, warum sich die Venus, die Erde und der Mars im Laufe der planetarischen Evolution so unterschiedlich entwickelten.
Schlüsselbegriffe
GeoInSight, Mars, Insight, Raumsonde, Gesteinsplanet, Erde, Seismometer, Marsbeben, Exoplanet