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Mars-Rover Perseverance: Was lief schief beim Steinesammeln auf dem Mars?

Der NASA-Rover Perseverance hätte auf dem Mars eigentlich seine erste spannende Gesteinsprobe sammeln sollen. Am Ende ging er leer aus. Schuld ist irgendwie der Marsboden, vermutet die NASA.
Der Mars-Roboter »Perseverance« (auf Deutsch: Beharrlichkeit) soll 2020 starten.

Der NASA-Rover Perseverance hatte kein Glück bei seinem ersten Versuch, interessantes Marsgestein zu sammeln: Er setzte am 6. August 2021 zwar einen Schlagbohrer an, bekam die Bohrprobe dann aber nicht in die dafür vorgesehene Ladebucht. Statt einen weiteren Versuch zu unternehmen, wird Perseverance nun weiterrollen und das areologisch interessant erscheinende Gelände des Jezero-Krater hinter sich lassen. Im September sind andernorts erneut Bohrungen geplant – in der Hoffnung, dort dann auf einen für das Sammeln von Gesteinsproben geeigneteren Untergrund zu stoßen.

Die NASA hatte tagelang daran gearbeitet herauszufinden, was bei der ersten Bohrung schiefgelaufen ist, um dann am 11. August mitzuteilen, dass der Rover das aus dem Boden geholte Gestein offenbar gründlich in kleine und kleinste Bruchstücke pulverisiert hatte. Diese bröselten schließlich auf den Kraterboden, anstatt – wie es für einen intakten Bohrkern gedacht war – in die Probensammelröhre zu rutschen. »Es hat ein paar Minuten gedauert, bis uns klar geworden ist, was passiert ist«, beschreibt die NASA-Ingenieurin Louise Jandura die Situation im Update vom 11. August. Jandura leitet am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA die technische Operation der Probenentnahme und -lagerung des Rovers. »Nur eine weitere Erinnerung an die immer noch vielen Unbekannten auf dem Mars«, ergänzt die leitende Wissenschaftlerin der Probensammeloperation, die Planetologin Meenakshi Wadhwa: Der Planet könne eben »immer dann noch überraschen, wenn wir es am wenigsten erwarten«.

Bohrloch im Marsboden | Das aus einzelnen Aufnahmen zusammengesetzte Bild zeigt das erste Bohrloch von Perseverance auf dem Mars. Es misst 2,7 Zentimeter im Durchmesser. Was hier einst lag, hat der Schlagbohrer des Rovers wohl pulverisiert.

Perseverance soll die erste Marsmission werden, die Bohrkerne aus der Marsoberfläche holt. Andere Raumfahrzeuge sollen die Proben dann bergen und zur Erde bringen, wo sie wissenschaftlich untersucht werden. Auf den ersten Bohrversuch des Rovers hatte die NASA-Crew mit Spannung gewartet: Ausgewählt wurde der relativ ebene Felsgrund, der den Jezero-Kraters größtenteils bedeckt. Dort war der Rover im Februar 2021 gelandet. Die seitdem hier gesammelten Erkenntnisse hatten vermuten lassen, dass das unregelmäßig raue Felsgelände – die NASA spricht von »cratered floor fractured rough« – vulkanischen Ursprungs sein könnte. Womöglich würde man hier sogar auf einen alten erkalteten Lavastrom stoßen. Vulkangestein vom Mars könnte von Geologen auf der Erde exakt datiert werden – dies wäre ungemein hilfreich, um die geologische Entwicklungsgeschichte des Mars im Detail aufzuklären.

Die ersten Bilder des Bohrversuchs von Perseverance sahen noch viel versprechend aus: Offenbar hatte der Rover erfolgreich sieben Zentimeter tief in die Oberfläche gebohrt und einen schlanken Zylinder mit intaktem Gestein entnommen. Später wurde allerdings klar, dass die automatisch versiegelte Probenröhre im Bauch des Rovers leer geblieben war. ​Jennifer Trosper, die Projektleiterin der Mission am JPL, erklärt, was wohl passiert war: Das Gestein war bröckeliger als erwartet; vielleicht habe eine harte Gesteinsschicht darunterliegendes lockereres Material verborgen, oder größere Hohlräume im porösen Gestein seien kollabiert. Nichts Offensichtliches habe darauf hingedeutet, dass die Gesteinsprobe sich beim Bohren pulverisieren und verschwinden könnte, sagt Trosper.

Marsrover soll erst einmal zurück auf Anfang

Perseverance hat das zerklüftete Gelände bereits ohne weitere Bohrversuche verlassen und steuert auf die Region »South Séítah«. Hier stößt der Rover wahrscheinlich auf geschichtete Sedimente, die dem irdischen Gestein eher ähneln, an dem der Rover auf der Erde vor dem Start erfolgreich Testbohrungen absolviert hatte. Damals hatten die Ingenieure das Perseverance-Bohrsystem mehr als 100-mal auf unterschiedliche Proben angesetzt, die alles abdecken sollten, was der Rover auf dem Mars vor den Schlagbohrer bekommen könnte. Weil der Kraterboden auf dem Mars das System nun trotzdem überfordert hat, werde das Team daher »zunächst mal ein paar Schritte zurückgehen« – sowie etwas mehr auf Nummer sicher, sagt Trosper: Wenn der Rover vielleicht Anfang September einen neuen Anlauf nimmt, werden die Ingenieure den automatischen Bohrprozess zwischendurch unterbrechen, um zu prüfen, ob Perseverance wirklich einen Gesteinskern entnommen und gesichert hat, bevor er das Rohr versiegelt.

Fahrt von Perseverance im Jezero-Krater | Perseverance ist im Februar 2021 im Jezero-Krater gelandet. Die ersten Steine sollte er in einer Region aus dem Boden bohren, die von der NASA »cratered floor fractured rough« (Cr-Fr) getauft wurde. Dann soll er auf dem eher sandigen Gelände »Séítah« weitermachen, bevor er (entlang der gelben Linie auf dem Bild) zurückfährt. Am Ende wartet ein altes Flussdelta, »Three Forks«.

Das leere Probenröhrchen vom 6. August wird der Rover indes aufbewahren: Es enthält eine Probe der Marsatmosphäre, die das Perseverance-Team später während der Mission ohnehin sammeln wollte, nur eben nicht gar so früh. Im Rover bleiben dann 42 von 43 Probennahmeröhrchen frei – etwa 35 von diesen sollen dem Missionsplan zufolge Gesteins- und Bodenboden von verschiedenen Stellen des Jezero-Kraters füllen. Ihre Reise zur Erde ist dann frühestens 2031 angedacht.

Perseverance ist nicht das erste Raumfahrzeug, dem Marsgestein und -boden Probleme bereitet. So hatte etwa die NASA-Landeeinheit InSight eine maulwurfsähnliche Sonde eingesetzt, die fast zwei Jahre lang umsonst versucht hatte, sich bis zu 5 Meter tief in den Marsboden einzugraben. Dort sollte sie eigentlich den Wärmefluss messen. Im Januar 2021 gab sie schließlich auf: Sie konnte beim Eingraben schlicht nicht genug Kraft auf den Boden bringen.

Auch der NASA-Rover Curiosity, der seit 2012 den Gale-Krater erforscht, hat ab und an Steine beim Anbohren unerwartet zerbröselt. Ohnehin ähneln sich Curiosity und Perseverance in vielerlei Hinsicht; schließlich wurde Perseverance sogar mit einem Großteil der nicht verbauten Hardware von Curiosity zusammengebastelt. Sehr unterschiedlich sind allerdings die zum Anbohren der Marsoberfläche konzipierten Geräte: Curiosity zermahlt das Gestein absichtlich zu Pulver, das dann zur wissenschaftlichen Analyse in die Analyseinstrumente an Bord gegeben wird. Perseverance soll dagegen intakte Bohrkerne in die Probenröhren befördern: Gesteinskrümel taugen dafür nicht, anders als bei Curiosity.

Perseverance-Team: »Wir kriegen das hin«

Perseverance soll nun zwei Versuche unternehmen, einen Bohrkern in South Séítah einzuholen – und anschließend dorthin zurückrollen, wo er hergekommen ist. Ziel wäre dann, womöglich den zerklüfteten Kraterboden erneut zu beproben. Dazu suchen die Ingenieurinnen und Ingenieure noch nach einer vielversprechenderen Bohrstelle mit weniger anfälligem Gestein. Das Team sei dafür ausgebildet, Lösungen zu finden, wenn etwas so wie hier schiefläuft, sagt Trosper: »Ein wenig enttäuscht bin ich schon, aber wir werden das hinbekommen.« Perseverance wird dann einen Bogen um eine Reihe von Sanddünen machen, um das endgültige Ziel seiner Reise anzusteuern, ein altes Flussdelta in Jezero. Dort hofft man, womöglich Spuren von uraltem Leben auf dem Mars zu finden.

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