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Planetologie: Curiosity bohrt den Mars an

Das erste Bohrloch auf dem MarsLaden...

Seit rund einem halben Jahr befindet sich der Marsrover Curiosity auf dem Roten Planeten. Am 8. Februar 2013 setzte er nun erstmals seinen Gesteinsbohrer für die Entnahme von Bodenproben ein. Dabei grub der Bohrer ein 1,6 Zentimeter breites und 6,4 Zentimeter tiefes zylindrisches Loch in den Marsboden, der von den Forschern des Jet Propulsion Laboratory der NASA als Sedimentgestein eingestuft wird. Das dabei gewonnene Gesteinsmaterial liegt in Pulverform vor und wird den Analysesystemen an Bord von Curiosity in den nächsten Tagen zugeführt. Vorher wird das Material durch ein Siebsystem geleitet, das alle Partikel größer als 0,15 Millimeter abtrennt, um zu verhindern, dass die Zufuhrwege verstopft werden. Mit der Probenentnahme durch Curiosity kam jetzt erstmalig ein Bohrsystem auf unserem Nachbarn zum Einsatz.

Das erste Bohrloch auf dem MarsLaden...
Das erste Bohrloch auf dem Mars | Nur 1,6 Zentimeter breit und 6,4 Zentimeter tief ist das zylindrische Loch, das der US-Marsrover Curiosity am 8. Februar 2013 in den Marsboden bohrte. Das dabei gewonnene Gesteinspulver wurde den Analysesystemen an Bord des Rovers zugeführt.

Für die Analyse von Gesteinsproben setzt Curiosity zwei Instrumente ein: CheMin (Chemistry & Mineralogy Experiment) und SAM (Sample Analysis at Mars). CheMin ist ein Röntgengerät zur Analyse von Gesteinen und kann sowohl die enthaltenen Minerale identifizieren als auch ihre chemische Zusammensetzung mit hoher Präzision ermitteln. Dafür verwendet man eine speziell entwickelte Röntgenröhre, die Röntgenstrahlung mit genau bekannter Wellenlänge und Intensität erzeugt. Im so genannten Diffraktometermodus nimmt CheMin Beugungsdiagramme der im Gesteinspulver enthaltenen Kristalle auf. Aus ihnen lässt sich durch Abgleich mit der Röntgenkartei aller bekannten Minerale der Mineralbestand im Probenmaterial exakt bestimmen. Im Spektrometermodus registrieren die Detektoren von CheMin die sekundäre Röntgenfluoreszenzstrahlung, die bei der Bestrahlung der Minerale durch die primäre Röntgenstrahlung der Röhre entsteht. Sie ist charakteristisch für jedes chemische Element. Aus beiden Messmodi ergibt sich dann eine sehr genaue Beschreibung der Minerale und ihrer Gehalte in der jeweiligen Gesteinsprobe.

Das Umfeld der BohrstelleLaden...
Das Umfeld der Bohrstelle | Als Sedimente stufen die Wissenschaftler des Marsrovers Curiosity diese Gesteinsplatten ein. Die erste Bohrung erfolgte an der gelb markierten Stelle ("Drill"). Die anderen mit Namen versehenen Punkte dienten zu Voruntersuchungen mit weiteren Instrumenten an Bord von Curiosity.
SAM besteht eigentlich aus drei Instrumenten, die sich jeweils ergänzen. Das Kernstück ist ein Massenspektrometer, hinzu kommen ein Gaschromatograf und ein Laserspektrometer. Für die Analyse durch SAM wird das zugeführte Gesteinspulver in einem Hochvakuumofen stufenweise auf bis zu 1000 Grad Celsius erhitzt. Dabei frei werdende flüchtige Stoffe wie Wasserdampf, Edelgase, Methan oder Kohlendioxid strömen dann in das Massenspektrometer. Es analysiert die Isotopenverhältnisse der Komponenten des Gasgemischs, während der Gaschromatograf dazu dient, unterschiedliche Gase voneinander zu trennen und erst nach und nach dem Massenspektrometer zuzuleiten. Durch dieses Vorgehen lassen sich vor allem die Mengen der freigesetzten Gase bestimmen. Das Laserspektrometer registriert zusätzlich die Isotopenverhältnisse von Kohlenstoff und Sauerstoff in Methan, Kohlendioxid und Wasserdampf.

Die Analysen an Bord von Curiosity sollen in den nächsten Tagen beginnen. Allerdings wird die Auswertung der Messdaten, insbesondere bei SAM, eine Weile beanspruchen, da die Wissenschaftler zunächst Störeffekte ausschließen müssen, um die Daten korrekt interpretieren zu können. Die Messdaten von CheMin sollten hingegen früher zur Verfügung stehen. Man darf gespannt sein, was sich aus den Messungen ergeben wird und was für ein Gestein Curiosity nun wirklich angebohrt hat.

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