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Jüngstes 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.
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.
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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.
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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.
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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.
