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Marsrover

Die wechselhafte Geschichte eines Marskraters

Querschnitt durch Endeavour

Im Dezember 2011 stieß der einzige derzeit aktive Marsrover Opportunity bei seiner Erkundung des Einschlagkraters Endeavour auf dem Roten Planeten auf eine Überraschung. Er entdeckte Gipsadern von rund einem halben Meter Länge und zwei Zentimetern Breite, die leicht aus der Wand und dem Boden des Kraters hervorragten (wir berichteten). Schon damals mutmaßten die Marsforscher, dass diese Adern Spuren warmen Wassers in der Vergangenheit des Mars seien, das Minerale aus dem Untergrund gelöst und in Form der Adern abgelagert habe.

Opportunitys Reise
Opportunitys Reise | Der Weg des Marsrovers Opportunity (rote Linie) entlang des erodierten Walls (Shoemaker Ridge) des Einschlagkraters Endeavour. Gut zu erkennen ist die flache Bank, die den Kraterwall rundum umgibt und auf der Opportunity die Gipsadern (Homestake) fand. Tisdale ist ein Felsbrocken, der beim Einschlag ausgeworfen wurde, der den Krater Odyssey erzeugte.

Nun präsentierte ein internationales Forscherteam um Steven Squyres von der Cornell University im US-Bundesstaat New York neue Ergebnisse und beleuchtete die Entstehungsgeschichte der Formationen am Rand des Einschlagkraters Endeavour im Detail, während der zeitweise auch lebensfreundliche Bedingungen geherrscht haben könnten.

Das untersuchte Gebiet befindet sich am Rand des rund 22 Kilometer großen Einschlagkraters Endeavour in der Meridiani-Ebene nahe dem Marsäquator. Der Marsrover Opportunity erkundete insbesondere ein Stück des inzwischen erodierten Kraterwalls und untersuchte die Zusammensetzung der dort gefundenen Gesteine mit seinem Alpha-Protonen-Röntgenspektrometer (APXS). Die Minerale passen in ihrer Zusammensetzung zu dem in der Meridiani-Ebene verbreiteten Basaltsand. Die Struktur des Gesteins ist durch den Einschlag geprägt, der den Krater Endeavour formte.

Gipsader im Marsboden
Gipsader im Marsboden | Bis zu zwei Zentimeter breit und rund 45 Zentimeter lang ist diese helle Gesteinsader im Marsboden, die der Marsrover Opportunity im November 2011 entdeckt hat. Den bisherigen Analysen zufolge besteht das helle Material zum größten Teil aus dem Kalziumsulfat Gips, das sich nur durch flüssiges Wasser bilden kann. Bei dieser Falschfarbenaufnahme wurden die Kontraste erhöht, um die Farbunterschiede deutlicher hervortreten zu lassen.

Am südlichen Ende des Kraterrands fand Opportunity einen Felsblock, der offensichtlich durch einen späteren Einschlag aus dem Kraterwall herausgeschleudert wurde und den die Forscher auf den Namen Tisdale tauften. Opportunitys Analyse zeigte eine erstaunlich hohe Konzentration an Zink. Die Astronomen interpretieren dies als Folge hydrothermaler Vorgänge nach dem ersten Einschlag. Die entstandene Wärme schmolz im Untergrund befindliches Wassereis, das in der Folge durch die Gesteine floss und so lösliche Mineralstoffe umverteilte, darunter auch die Zinkverbindungen.

Nahaufnahme der Gipsader
Nahaufnahme der Gipsader | Diese Detailaufnahme der überwiegend aus Gips bestehenden Gesteinsader wurde von der Mikroskopkamera des Marsrovers Opportunity abgelichtet. Die Ader ist etwa zwei Zentimeter dick und ragt etwas aus dem umgebenden Material heraus.

Die nächste Überraschung fanden die Astronomen in einer flachen, mehrere Meter breiten Bank, die den Rand des Walls von Endeavour umgibt. Zum einen besteht diese Bank teilweise aus flachem Sandstein, der die Einschlaggesteine überlagert, zum anderen finden sich darin dünne Adern aus Gips, die leicht aus dem Untergrund hervorstehen. Rund 40 dieser Gipsadern vermaßen die Forscher und analysierten die Zusammensetzung von einer mit APXS. Danach ist klar, dass die Adern aus Gips bestehen, in mikroskopischen Aufnahmen lässt sich sogar die Wuchsrichtung der Kristalle quer zur Ader erkennen.

Querschnitt durch Endeavour
Querschnitt durch Endeavour | Diese Skizze zeigt einen Querschnitt durch den Wall des erodierten Einschlagkraters Endeavour. Der Untergrund (dunkelbraun) ist das beim Einschlag gebildete Gestein, das durch Erosion zermahlen wurde (Deadwood, hellbraun). Ein sulfatreicher Sandstein (gelb) ist dem Erosionsgestein überlagert. In Rissen bildeten sich schließlich Gipsadern (Gypsum Veins) durch Ausfällung aus mineralreichem Grundwasser.

Dies alles spricht für eine abwechslungsreiche Entstehungsgeschichte. Der Einschlag eines großen Meteoriten schuf den Krater Endeavour, dessen Wall im Marswetter in der Folge erodierte. Das Erosionsgestein, das die Wissenschaftler "Deadwood" tauften, fand Opportunity ebenfalls am Wallhang als Teil der vorgelagerten Bank. Danach folgte eine Phase, in der im Krater stehendes Wasser zur Ablagerung der Sandsteinsedimente führte, die sich so über das Erosionsgestein legten. Schließlich entstanden Risse im Kraterboden, möglicherweise durch zwischenzeitige Austrocknung. Als dann Wasser aus dem Untergrund durch die Risse empor trat, lud es seine gelöste Mineralfracht in Form von Gipskristallen ab. Von vergleichbaren Prozessen auf der Erde ist bekannt, dass die Kristalle dabei quer zur Spaltrichtung wachsen, was genau der beobachteten Struktur in den Gipsadern entspricht. Das Wasser kann dabei nicht viel wärmer als rund 40 Grad Celsius gewesen sein, sonst hätten sich andere Minerale gebildet.

Auch nach acht Jahren hilft der Rover Opportunity den Marsforschern, die Geheimnisse des Roten Planeten zu enträtseln. Nachdem er in Greeley Haven am Nordrand des erodierten Kraterwalls überwinterte, beginnt nun eine weitere Phase der Forschung. Im August 2012 wird mit Curiosity der nächste, deutlich größere Marsrover landen und seinen Teil dazu beitragen.

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