Raumsonde Phoenix

Landung in der Arktis des Mars

Phoenix wird im Labor mit Wasserhämmern getestet

21. Mai 2008 Ebenso wie auf der Erde sind auch auf den Planeten und Monden des Sonnensystems die polaren Regionen bei der gründlichen Erkundung zunächst ausgespart worden, wenngleich aus anderen Gründen. Für Raumsonden hat man zuerst Ziele ausgesucht, die sie erreichen können, ohne die Bahnebene der Planeten – die zumindest grob auch mit den meisten Äquatorebenen zusammenfällt – verlassen zu müssen.

Erst 1999 versuchten die Vereinigten Staaten – erfolglos –, eine Sonde namens Mars Polar Lander in die Südpolarregion des Mars zu bringen. In der Nacht vom kommenden Sonntag auf den Montag, an dem die Vereinigten Staaten ihren „Memorial Day“ haben, soll nun die amerikanische Raumsonde Phoenix in der Nordpolarregion dieses Planeten aufsetzen und dort ein Chemielabor in Betrieb nehmen.

Voraussetzungen für Leben

Auf dem Mars hat es früher, woran heutzutage kaum noch ein Wissenschaftler zweifelt, Wasser gegeben. Weil Wasser die wichtigste – wenngleich nicht die einzige – Voraussetzung für Leben ist, halten manche Forscher die Suche nach Hinweisen auf die frühere Existenz einfacher Organismen auf dem Planeten für sinnvoll. Phoenix soll dabei Vorarbeit leisten.

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Inzwischen ist der größte Teil des Planeten ausgetrocknet und lebensfeindlich geworden. Nennenswerte Wassermengen sind allerdings noch in den Polarkappen und im angrenzenden – im Sommer eisfreien – Permafrostgebiet gespeichert. Aufgrund periodisch sich ändernder Sonneneinstrahlung – etwa als Folge der Rotation der Marsachse – könnte dort alle 100 000 Jahre die Temperatur für eine geraume Zeit so weit steigen, dass das Eis aus dem Boden flüssig würde. Einige Wissenschaftler spekulieren sogar, ehemalige Lebensformen könnten im Permafrost womöglich die wasserlose Zeit überdauert haben. Auf der Erde immerhin habe man in jüngerer Vergangenheit an den exotischsten Plätzen Organismen entdeckt.

Landung im „Grünen Tal“

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Die Forscher wollen jetzt zumindest klären, ob im nördlichen Permafrostgebiet des Mars – dort, wo sich das meiste Eis außerhalb der Polarkappen konzentriert – auch andere Voraussetzungen für die Existenz von Leben erfüllt sind. Beispielsweise müsste gesichert sein, dass keine zu intensive Ultraviolettstrahlung der Sonne in den möglichen Lebensbereich eindringt, weil die für Leben notwendigen komplexen organischen Moleküle sonst in zu kleine Restmoleküle aufgespalten würden.

Die amerikanische Raumfahrtbehörde Nasa bezeichnet das Landegebiet von Phoenix bei 68 Grad nördlicher Breite – eine hundert Kilometer lange und zwanzig Kilometer breite ellipsenförmige Zone – werbewirksam als „Grünes Tal“. Bei einer genauen Kartierung, vor allem mit dem Mars Reconnaissance Orbiter, sind aber innerhalb der Ellipse und in der näheren Umgebung mehr als fünf Millionen Gesteinsbrocken ausgemacht worden, die die Landung gefährden könnten. Man hat die ursprüngliche Landeellipse deshalb um etwa zwanzig Kilometer verlagern müssen.

Fotos vom Landegebiet

In den vergangenen Wochen ist das Landegebiet mit dem Mars Reconnaissance Orbiter gründlich studiert worden. Insbesondere sind die Wissenschaftler an Erkenntnissen über die Entwicklung des Wetters interessiert. Dabei entdeckten sie am 20. April in der Landeellipse zwei Staubteufel – Staubwirbel, wie sie auf dem Mars so weit vom Äquator entfernt noch nie beobachtet wurden. Auf der Nordhalbkugel des Planeten herrschte Spätfrühling, ein paar Wochen vorher war das Gebiet noch mit Frost bedeckt gewesen. Die Wirbel signalisierten den Beginn der bevorstehenden sommerlichen Saison, in der Staubteufel auf dem Mars recht häufig sind.

Die Landung von Phoenix wird keine einfache Angelegenheit sein; denn die Sonde bewegt sich zunächst mit einer Geschwindigkeit von 21000 Kilometern pro Stunde auf den Mars zu. Diese Geschwindigkeit muss so reduziert werden, dass Phoenix mit einer Restgeschwindigkeit von acht Kilometern pro Stunde auf seinen drei Beinen landen kann.

Bremsmanöver

Abgebremst wird die Sonde zunächst mit einem Fallschirm und in der letzten Phase, die in rund 900 Meter Höhe beginnt, mit Raketenkraft. In der kritischen Zeit werden die Signale der Sonde über die Raumsonde Mars Odyssey zur Erde übertragen. Der Mars Reconnaissance Orbiter und der europäische Mars Express werden die Signale von Phoenix ebenfalls empfangen, aber erst später zur Erde weiterleiten. Sie sollen sicherstellen, dass im Falle eines Misserfolgs der Ablauf der Ereignisse, die zum Ende der Mission führten, auf jeden Fall rekonstruiert werden kann.

Für die Forschung auf dem Mars führt Phoenix außer Kameras unter anderem eine kleine meteorologische Station mit. Sie misst Drücke, Temperaturen und andere Parameter und soll Erkenntnisse darüber liefern, wie die Wechselwirkungen zwischen dem Permafrosteis und dem Wasserdampf in der Atmosphäre die Klimageschichte des Planeten beeinflussen.

Aufgaben für Phoenix

Mit einem Roboterarm soll Phoenix im Marsboden Gräben ziehen sowie Boden- und Eisproben sammeln. Diese werden in zwei Laboreinrichtungen analysiert. Die Sonde führt einen mit einem Massenspektrometer verbundenen Hochtemperaturofen namens Tega („Thermal and Evolved Gas Analyzer“) für die Suche nach bestimmten chemischen Elementen mit sich sowie eine unter dem Namen Meca („Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer“) zusammengefasste Gruppe von Instrumenten. Dazu gehören ein chemisches Nasslabor sowie Licht- und Atomkraftmikroskope für die Untersuchung der thermischen und der elektrischen Leitfähigkeit der Proben.

Im Nasslabor sollen der Säurewert, der Salzgehalt und die chemisch-mineralogische Beschaffenheit der Proben analysiert werden. Zusammen mit der mit Tega ausgeführten Bestimmung chemischer Elemente, die für Organismen von Bedeutung sein könnten – Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor und Wasserstoff –, lassen die Messdaten eventuell erste Auskünfte darüber zu, ob es überhaupt sinnvoll ist, auf dem Mars nach Lebensspuren zu suchen.

Text: F.A.Z.
Bildmaterial: Corby Waste/Jet Propulsion Laboratory, HiRISE, NASA, NASA / JPL-Caltech / Washington Univ. St. Louis / JHU APL / Univ. of Arizona

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