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Mars Curiosity auf Spurensuche

Am 6. August war der Marsrover „Curiostiy“ auf dem Mars gelandet. Seither hat er einige hundert Meter zurückgelegt und seine Gerätschaften getestet. Jetzt hat das Forschungslabor der Nasa erste Bodenproben unter die Lupe genommen und die Atmosphäre des Roten Planeten analysiert.

© Nasa, JPL Selbstporträt des Marsrovers.

Derzeit befindet sich „Curiosity“ in einem als „Rocknest“ bezeichneten Bereich im Gale Krater, in dem das mobile Chemielabor der Nasa vor einem Vierteljahr gelandet war. Mit seinem  Instrument SAM (“Sample Analysis at Mars“)  hat der Rover von der Größe eines Kleinwagens erstmals auch die Atmosphäre des Roten Planeten untersucht. Die Daten bestätigten, was die Forscher schon länger vermutet haben. Der Rote Planet hat in der Vergangenheit einen Teil seiner Atmosphäre verloren. Ein weiterer Befund ist für Wissenschaftler um so überraschender: Curiosity hat keine Spuren von Methan in der Marsatmosphäre  aufspüren können.

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Den Roten Planeten umgibt eine dünne Atmosphäre, die nur etwa ein Prozent des Luftdrucks auf der Erde besitzt.  Der Löwenanteil der Mars-Atmosphäre besteht aus Kohlendioxid. Aber auch Argon, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenmonoxid kommen in merklichen Konzentrationen vor

Forscher vermuten schon seit langem, dass die Atmosphäre einst dichter gewesen war und ein Teil davon in den vergangenen  3,5 Milliarden Jahren verlorengegangen ist. Über die Ursachen des Verlusts wird nach wie vor gerätselt. Als sicher gilt, dass er etwas mit der geringen Größe und der Masse des Mars und somit mit dem schwächeren Gravitationsfeld zu tun hat. Doch reicht das allein zur Erklärung nicht aus. Auch das fehlende Magnetfeld hat sicher einen Anteil. Die geladenen Teilchen der Sonne können ungehindert in die Marsatmosphäre eindringen. Die enerigiereichen Partikeln  ionisieren und spalten größere Moleküle in leichtere Bestandteile, die in  in den Weltraum  entweichen können. Auch der Einschlag von  größeren Meteoriten kommt als Ursache in Frage.

Die 5 wichtigsten  Gase der Marsatmosphäre, Curiosity © Nasa, JPL Vergrößern Die fünf wichtigsten Gase der Marsatmosphäre

 

Flüchtige Atmosphäre

Die Messungen von Curiosity ergaben, dass die Gasmoleküle der  Atmosphäre - gegenüber den Erwartungen - einen Überschuss von fünf Prozent an schweren Kohlenstoffisotope aufweist. Auch bei Argon hat man einen größeren Anteil an schweren Isotopen nachgewiesen. Die Isotopenverhältnisse in einer Atmosphäre lassen sich recht gut berechnen, und auch über die Zusammensetzung der Lufthülle des Mars, als dieser sich formte, haben die Wissenschaftler eine recht genaue Vorstellung. Da die Isotopenverhältnisse jedoch von den Erwartungen abweichen und sich sich leichtere  Isotope vorzugsweise in höheren Luftschichten ansammeln, glauben die Forscher nun ein Indiz gefunden zu haben, dass der Mars vor allem seinen äußeren Teil der Atmosphäre an den Weltraum verloren hat.

Wo ist das Methan geblieben?

Bei der  Analyse der Marsatmosphäre ist auch der Anteil an Methan in  der Marsluft gemessen worden.  Die Ergebnisse dürften  viele Wissenschaftler allerdings enttäuschen. Denn Curiosity konnte keine nennswerten Mengen an Methangas nachweisen. Die obere Grenze für den einfachen Kohlenwasserstoff beträgt danach höchstens nur ein paar Partikel pro Milliarde Teilchen, wenn nicht sogar Null. „Methan ist damit auf jeden Fall kein Gas, das im Galekrater in großen Mengen vorkommt“, sagt Chris Webster vom Jet Propulsion Laboratory  der Nasa.  „Die festgestellten Obergrenzen sind sehr klein, doch die Variabilität der Marsatmosphäre kann noch immer einige Überraschungen für uns bereithalten."                

Vor einigen Jahren hatten die um den Mars kreisenden Raumsonden  Methanspuren in der Atmosphäre aufspüren können, was  für Aufregung gesorgt hatte. Es keimte die Hoffnung auf, dass das Gas womöglich durch  biologische Prozesse auf dem Mars erzeugt wird und möglich ein Hinweis auf Leben ist.  In den kommenden Wochen will man mit  SAM auch  Bodenproben analysieren  und darin  nach organischen Verbindungen  im Gestein des Gale-Kraters suchen.

Marsrover Curiosity: Natur und Wissenschaft, Weltraum © Nasa/JPL Vergrößern Curiosity bei Baggerarbeiten.

Staub und Sand unter dem Röntgenlicht

Die ersten Bodenproben sind indes bereits dem Instrument CheMin (“Chemistry and Mineralogy“) untersucht worden. Dazu hatte Curiosity mit seiner Schaufel am Roboterarm Material vom Boden aufgenommen, gereinigt  und in das  Innere der Analysekammer gefüllt. Anschließend wurde die Probe mit Röntgenlicht bestahlt und auf seine Zusammensetzung  hin analysiert.  Bei der Probe handelte es sich vor allem   um Staub, den  Stürme von weit her transportiert hatten und aus Sand, der  seinen Ursprung eher im Gale-Krater hat. Während das Gestein, das Curiostiy vor einigen Wochen unter die Lupe nahm, eine Milliarden Jahre alt ist, stammt der Staub und der Sand aus der jüngeren Geschichte des Roten Planeten.   

Röntgenanalyse von Marsproben © Nasa, JPL Vergrößern Typischer Muster einer Röntgenstrukturanalyse der Marsproben mit dem Messgerät CheMin.

Balsalt und Glas

Die Untersuchungen haben gezeigt, dass der Staub, mit dem offenkundig große Teile der Marsoberfläche bedeckt sind, mineralogisch mit Basalt zu vergleichen ist. „Wir haben signifikante Mengen an Feldspat, Pyroxen, und Olivin gefunden“, sagt David Bish, Forscher von der Indiana University in Bloomington, der CheMin mitentwickelt hat. „Bei etwa der Hälfte der Probe handelt es sich um  nichtkristallines Material wie vulkanisches Glas oder Produkte, die durch Verwitterung von Glas entstehen“. Bislang bestätigen die Analysen  die Vorstellungen der Forscher über die Ablagerungen im Gale-Krater, die aus der Übergangszeit von einer feuchten zu einer trockenen Umwelt  stammen. „Die alten Gesteine weisen auf ehemals fließendes Wasser hin, während die Mineralien in jüngerem Boden wahrscheinlich kein Kontakt mit Wasser gehabt haben.“

Solche Analysen gehören zur zentralen Aufgabe der  Marsmission der Nasa.  Curiosity soll herausfinden, ob es auf dem Mars einmal lebensfreundliche Bedingungen gegeben hat. Da bestimmte Mineralien nur unter bestimmten  Voraussetzungen  entstehen können, kann ihr Auftreten im Gestein oder im Boden Informationen über   das Klima in früherer Zeit liefern.

Quelle: F.A.Z.

 
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