29.03.2016, 09:35 Uhr | 0 |

Daten aus 16 Jahren Wie ein Röntgenbild: Bislang detailreichste Gravitationskarte vom Mars

Die bislang hochauflösendste Gravitationskarte unseres Nachbarplaneten liefert neue Einblicke in das verborgene Innere des Mars. Die Daten belegen, dass der rote Planet einen flüssigen Außenkern aus geschmolzenem Gestein besitzt. Und es gibt Jahreszeiten: Bis zu 16 Prozent der gesamten Marsatmosphäre sind an einem ständigen Prozess beteiligt, bei dem Kohlendioxid gefriert und ausgast.

Gravitationskarte des Mars
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Gravitationskarte des Mars: Sie beruht auf Datenmaterial von 16 Jahren.

Foto: MIT/ UMBC-CRESST/ GSFC

Die Erstellung dieser Karte erforderte Geduld: Seit 16 Jahre umkreisen Marssonden unseren roten Nachbarplaneten und senden pausenlos Daten an das Parabolantennen-Netz Deep Space Network auf der Erde. Aus diesem epischen Datenstrom haben Wissenschaftler nun die bisher hochauflösendste Gravitationskarte des Mars destilliert. „Gravitationskarten erlauben es uns, in einen Planeten hineinzusehen, wie ein Arzt, der Röntgenstrahlen nutzt, um in einen Patienten zu blicken“, verdeutlicht Antonio Genova vom Massachusetts Institute of Technology (MIT), der in Kooperation mit der Nasa diese Gravitationskarte hergestellt hat.

Normale Kommunikationsdaten ausgewertet

Es sind die ganz normalen Kommunikationsdaten der drei Marssonden Mars Global Surveyor (MGS), Mars Odyssey (ODY) und Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), die als Grundlage für die neue Sicht auf den roten Planeten dienten. Vereinfacht gesagt haben die Forscher um Genova aus den Positions- und Flughöhendaten der drei Sonden die lokale Gravitationskraft des roten Planeten abgeleitet.

Denn die Mars-Schwerkraft verändert die Position und die Flughöhe der Sonden minimal. Diese Schwankungen führen zu winzigen Fluktuationen im Datensignal. Diese haben die Forscher mit Hilfe eines komplexen Algorithmus herausgefiltert und ausgewertet. Zwei Jahre waren erforderlich, um alle Störungen aus dem Signal herauszurechnen.  

Mars besitzt äußeren Kern aus geschmolzenen Gestein

„Mit dieser neuen Karte können wir noch Gravitations-Anomalien von nur 100 Kilometern Durchmesser sehen“, sagt Genova. „Wir haben zudem die lokale Dicke der Marskruste mit einer räumlichen Auflösung von 120 Kilometern bestimmt – das hilft dabei zu ermitteln, wie sich die Marskruste in verschiedenen Regionen des Planeten im Laufe der Geschichte verändert hat.“

Die Gravitationsdaten belegen, dass der Mars einen äußeren Kern aus geschmolzenen Gestein besitzt. Die Marskruste hat sich im Verlauf der Jahrmillionen durch die Gezeiten-Effekte der Schwerkrafteinflüsse der Sonne und der beiden Marsmonde verformt.

Gigantischer Zyklus aus Gefrieren und Ausgasen

Die Jahreszeiten auf dem Mars lassen den Methangehalt der Marsatmosphäre schwanken. Und im Nord-Sommer verdampfen große Mengen an Kohlendioxid-Eis aus der Nordpolarregion. Im Winter lagert sich dagegen neues Eis ab. Es sind zwischen drei und vier Billionen Tonnen CO2, die jeden Winter aus der Atmosphäre ausfrieren und sich an den jeweiligen Polkappen ablagern. Das sind zwischen 12 und 16 Prozent der gesamten Atmosphärenmasse. Seit zehn Tagen ist die Raumsonde ExoMars unterwegs, die noch viel detailliertere Informationen über die Marsatmosphäre sammeln und auch nach Leben auf dem Mars fahnden soll.

„Die verbesserte Auflösung unserer Gravitationskarte wird uns zudem helfen, die noch immer rätselhafte Entstehung einiger Regionen auf dem Planeten zu verstehen“, sagt Genova. Eine dieser Regionen liegt am Übergang zwischen dem Hochland von Tempe Terra und der Tiefebene Acidalia Planitia. In diesem Übergangsgebiet registrierten schon frühere Messungen einen Bereich mit ungewöhnlicher Schwerkraft.

Kosmisches Drama bei Vulkanentstehung

Zudem umfasst sie laut der neuen Gravitationskarte Tröge, die quer zur Abbruchkante des Hochlandes stehen. Nach Auffassung der Forscher um Genova spielte sich bei der Entstehung der gigantischen Vulkane der Tharsis-Region auf dem Mars ein kosmisches Drama ab: Die Vulkane brachten die gesamte Kruste des roten Planeten ins Rutschen und verschoben die Pole. Zusätzlich erzeugen sie Verwerfungen und Risse in der Kruste, die die Schwerkraftanomalien an der Hochland-Grenze recht schlüssig erklären können.

Videoquelle: Nasa Goddard
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Von Detlef Stoller
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