Erkundungen des Rovers "Spirit"
Der Gusev-Krater (Durchmesser 166 km) wurde als Ziel für den Mars-Rover Spirit ausgewählt, weil von Süden her das Ausflußtal Ma‘adim Vallis in einer deltaartigen Struktur in ihm einmündet. So erschien den Projektwissenschaftlern die Wahrscheinlichkeit hoch, gerade hier Spuren zu finden, die geologisch beweisen, daß dieser Krater in ferner Vergangenheit einmal mit Wasser gefüllt war, also einen flachen See gebildet hat.
Adirondack war der erste von Spirit detailliert untersuchte Felsbrocken. Es handelt sich dabei um einen harten, feinkristallinen Basalt, der offensichtlich aus dem östlich gelegenen Tharsis-Vulkangebiet stammt. Um ihn unverfälscht analysieren zu können, wurde mit einem Bohrgerät zuerst die oberflächennahe Schicht abgetragen, bevor die Messungen erfolgten. Quelle NASA, JPL
Der Name des Kraters soll an den russischen Astronomen Matvej Matveevic Gusev (1826–1866) erinnern. Er war einer der ersten Wissenschaftler, welche Fotografien (insbesondere Mond) zur genauen Vermessung von Himmelskörpern eingesetzt haben. Die Landung von MER-A erfolgte (fast) problemlos am 4. Januar 2004. Anfangs versperrten Reste des Airbags die Ausfahrrampe des Rovers. Er konnte aber einige Tage später über eine der Ausweichrampen das Landegestell verlassen und mit der Erkundung seiner Umgebung beginnen. Er brauchte dazu nicht weit zu fahren, denn in nur zwei Meter Entfernung zeigte sich ein pyramidenförmiger, fußballgroßer Fels, der den Spitznamen „Adirondack“ erhalten sollte. Das erste Mineral, welches aus den Daten des Mößbauer-Spektrometers abgeleitet werden konnte, war Olivin. Später kamen noch Magnetit und Pyroxen hinzu womit klar wurde, daß es sich bei Adirondack um einen Basalt, also ein vulkanisches Gestein handelt. Auch war er der erste Stein, in dem auf einen fremden Planeten eine Vertiefung gebohrt wurde, um dessen innere Struktur zu ermitteln. Um über einen Durchmesser von 45 mm eine Vertiefung von nicht einmal 3 mm zu erhalten, brauchte der diamantbesetzte Bohrkopf immerhin drei Stunden – ein Zeichen für die außergewöhnliche Härte des feinkristallinen Gesteins. Danach konnten die Meßköpfe des Mößbauer-Spektrometers und des APXS unbeeinflußt von Marsstaub ihre Analysen vornehmen.
Farblich
höhencodierte Reliefkarte des Gusev-Kraters. Von Süden her mündet in ihn über zwei kleinere, ältere
Krater der Canyon Ma‘adim Vallis. Man vermutet, daß er darüber in ferner
Vergangenheit einmal mit Wasser vollgelaufen ist. Der Landeplatz von Spirit
liegt ein klein wenig südlich vom Mittelpunkt der fast kreisrunden, ca. 166 km
großen Struktur. Quelle NASA, JPL
Das nächste größere Ziel für Spirit war der Bonneville-Krater, dessen Kraterrand er am Sol 90 erreichte. Es zeigte sich, daß es sich um einen flachen Sekundärkrater handelte, der keinen nennenswerten Einblick auf das eigentlich interessante Grundgestein ermöglichte.
Deshalb hat man sich bei ihm nicht lange aufgehalten und das Gefährt zu den am Horizont sichtbaren, gut 2 km entfernten Columbia-Hills gesteuert. Dabei handelt es sich um einen ca. 5 km langen und ca. 3 km breiten Höhenzug, der sich 100 bis 120 m über die Ebene erhebt. Sein Name wurde zur Erinnerung an die beim Absturz der Raumfähre Columbia verunglückten Astronauten gewählt, wobei jeder der einzelnen „Gipfel“ den Namen eines dieser Astronauten erhalten hat. Als wichtigstes Ziel wurde die Erklimmung des Husband-Hills (nach Rick D. Husband, 1957-2003) gewählt, weil man sich von dort einen weiten Blick über den gesamten Gusev-Krater erhoffte.
Die
Columbia-Hills am Horizont, aufgenommen vom Landeplatz des Mars-Rovers.
Deutlich ist das Fernziel von Spirit erkennbar, der ca. 120 m hohe
Husband-Hill. Die einzelnen Gipfel der
Hügelkette sind nach den beim Columbia-Absturz ums Leben gekommenen Astronauten
benannt. Quelle NASA, JPL
Weites
Land“ - Ein Blick vom Gipfel des Husband-Hills ... Quelle NASA, JPL
Außerdem liegen dort kompakte, anstehende Gesteinskomplexe zutage, aus deren Analyse man sich nun die endgültige Beantwortung der Frage erhoffte, ob es im Gusev-Krater einmal stehendes oder fließendes Wasser gegeben hat. Und die Wissenschaftler wurden in dieser Beziehung auch nicht enttäuscht. Das Team, welches die Meßergebnisse des Mößbauer-Spektrometers und des APXS interpretierte, konnte Mitte 2010 die Entdeckung karbonatreicher Gesteine an der Flanke der Columbia Hills bekanntgeben (Morris et.al.). Karbonatgesteine sind zuvor bereits mit Methoden der Fernerkundung vom Mars Reconnaissance Orbiter spektroskopisch (Infrarot-Absorption, Nili Fossae-Region) entdeckt worden (Ehlmann et.al., 2008). Eine direkte Analyse vor Ort (wenn auch an anderer Stelle) versprach deshalb weitere wichtige und ergänzende Informationen über die frühere Klimageschichte des Planeten. Während auf der Erde Karbonatlagerstätten (in erster Linie Kalziumkarbonat) hauptsächlich im Meer durch Lebewesen mit kalkhaltigen Schalen gebildet werden, ist das auf dem Mars nachgewiesene Magnesium-Karbonat (Magnesit
) bzw. Eisen-Karbonat (Siderit) anorganischer Natur. Es konnte zuvor in geringer Konzentration (<5%) bereits im Marsstaub nachgewiesen werden, was eine Bildung unter rein atmosphärischen Bedingungen bis dahin immerhin möglich erscheinen ließ. Die untersuchten Felsbrocken am Abhang des Husband Hills ergaben jedoch einen Anteil von 16 – 35 Gewichts-% von Magnesium-Eisenkarbonat an deren mineralogischem Aufbau. Sie ähneln daher ein klein wenig dem seinerzeit berühmt gewordenen Marsmeteoriten ALH 84001 (wir kommen noch darauf zurück), in dem auch Karbonateinschlüsse nachgewiesen werden konnten. Da sich Karbonatgesteine gewöhnlich in wäßrigen Milljöhs, z.B. unter hydrothermalen Bedingungen, bilden, zeigt deren Existenz oberflächennahes Wasser zur Zeit ihrer Entstehung an. Und das muß ziemlich früh in der geologischen Geschichte des Mars (im Zeitalter des Noachian) gewesen sein. Auf jeden Fall weist der hohe Karbonatanteil in dem Felsbrocken, der den Namen „Comanche“ erhalten hat, auf eine sehr starke Wasseraktivität bei einem nahezu neutralem pH-Wert in einer dichten, warmen und feuchten Atmosphäre während ihrer Bildung hin. Damit scheint der Beweis erbracht worden zu sein, daß der Gusev-Krater einmal mit Wasser bedeckt war.
) bzw. Eisen-Karbonat (Siderit) anorganischer Natur. Es konnte zuvor in geringer Konzentration (<5%) bereits im Marsstaub nachgewiesen werden, was eine Bildung unter rein atmosphärischen Bedingungen bis dahin immerhin möglich erscheinen ließ. Die untersuchten Felsbrocken am Abhang des Husband Hills ergaben jedoch einen Anteil von 16 – 35 Gewichts-% von Magnesium-Eisenkarbonat an deren mineralogischem Aufbau. Sie ähneln daher ein klein wenig dem seinerzeit berühmt gewordenen Marsmeteoriten ALH 84001 (wir kommen noch darauf zurück), in dem auch Karbonateinschlüsse nachgewiesen werden konnten. Da sich Karbonatgesteine gewöhnlich in wäßrigen Milljöhs, z.B. unter hydrothermalen Bedingungen, bilden, zeigt deren Existenz oberflächennahes Wasser zur Zeit ihrer Entstehung an. Und das muß ziemlich früh in der geologischen Geschichte des Mars (im Zeitalter des Noachian) gewesen sein. Auf jeden Fall weist der hohe Karbonatanteil in dem Felsbrocken, der den Namen „Comanche“ erhalten hat, auf eine sehr starke Wasseraktivität bei einem nahezu neutralem pH-Wert in einer dichten, warmen und feuchten Atmosphäre während ihrer Bildung hin. Damit scheint der Beweis erbracht worden zu sein, daß der Gusev-Krater einmal mit Wasser bedeckt war.
Der
an einem Abhang des Husband Hills gelegene Felsen „Comanche“ erwies sich nach
Untersuchungen mit den verschiedenen Instrumenten des Rovers „Spirit“ als reich
an Magnesium-Eisen-Karbonat. Quelle NASA
Auf dem Weg zum Gipfel des Husband Hill konnten bereits ein paar weitere geochemische und mineralo-gische Hinweise auf die mögliche Existenz von Wasser im Gusev-Krater gefunden werden. Dazu gehört der Nachweis des Eisen-Minerals Goethit („Nadeleisenerz“, α-FeO(OH)) mittels des Mößbauer-Spektrometers sowie die Entdeckung schwefelhaltiger Salze an einer Lokation, die man „Larry’s Lookout“ nannte, in einer Konzentration, wie man sie vom Mars noch nicht kannte (Webster, Beasley, 2005).
Vom Gipfel des Husband-Hügels aus ging es dann weiter in Richtung des McCool Hills (nach William C. Mccool, 1961-2003). Auf dem Weg dahin konnten weitere Untersuchungen von Gesteinen mit z.T. überraschenden Ergebnissen gemacht werden. Zu erwähnen ist der Nachweis von silikathaltigem Sand an einer Stelle, die „Gertrude Weise“ (eine Spielerin der All-American Girls Professionel Baseball League) genannt wurde. Dieser helle „Sand“ besteht zu 90% aus nichtkristalliner Kieselsäure (also keinem Quartz). Man vermutet deshalb, daß dieser Platz den ehemaligen Austrittspunkt einer Fumarole kennzeichnet, wo im Zeitalter des Noachian, also vor mehr als 3.7 Milliarden Jahren, einmal säurehaltiger Dampf aufgestiegen und den umgebenden Boden entsprechend beeinflußt hat. Im 2. Halbjahr des Jahres 2007 mußte Spirit die Auswirkungen eines globalen Staubsturms auf seine Energieversorgung überstehen. Der Staub, der sich dabei in der Atmosphäre angesammelt hatte, ließ tagsüber nur noch wenig Sonnenlicht hindurch, so daß Spirit mit der durch seine Solarzellen gelieferten Energie sehr gut haushalten mußte. Trotzdem kamen die wissenschaftlichen Untersuchungen natürlich nicht zum Erliegen. So konnte nach Abflauen des Staubsturms der durch die Räder von Spirit in zwei Teile zerbrochene Stein „Innocent Bystander“ z.B. mit der Mikroskopkamera, näher betrachtet werden. Natürlich wurde auch eine Analyse mit dem Mößbauer- und dem Alphateilchenspektrometer (APXS) durchgeführt, die wiederum Überraschendes zutage brachten. Auch dieser Stein war in seinem Inneren reich an Silizium, was bekanntlich auf eine „feuchte“ Entstehungsgeschichte hinweist, denn auf der Erde entstehen solche Gesteine entweder im Bereich heißer (hydrothermaler) Quellen oder im Bereich von Fumarolen in Vulkangebieten. Die dort austretenden Wässer sind oft sehr sauer und damit in der Lage, eine ganze Anzahl von Mineralien aufzulösen. Nur Silikate bleiben weitgehend unbeeinflußt und können sich somit anreichern.
Vom Gipfel des Husband-Hügels aus ging es dann weiter in Richtung des McCool Hills (nach William C. Mccool, 1961-2003). Auf dem Weg dahin konnten weitere Untersuchungen von Gesteinen mit z.T. überraschenden Ergebnissen gemacht werden. Zu erwähnen ist der Nachweis von silikathaltigem Sand an einer Stelle, die „Gertrude Weise“ (eine Spielerin der All-American Girls Professionel Baseball League) genannt wurde. Dieser helle „Sand“ besteht zu 90% aus nichtkristalliner Kieselsäure (also keinem Quartz). Man vermutet deshalb, daß dieser Platz den ehemaligen Austrittspunkt einer Fumarole kennzeichnet, wo im Zeitalter des Noachian, also vor mehr als 3.7 Milliarden Jahren, einmal säurehaltiger Dampf aufgestiegen und den umgebenden Boden entsprechend beeinflußt hat. Im 2. Halbjahr des Jahres 2007 mußte Spirit die Auswirkungen eines globalen Staubsturms auf seine Energieversorgung überstehen. Der Staub, der sich dabei in der Atmosphäre angesammelt hatte, ließ tagsüber nur noch wenig Sonnenlicht hindurch, so daß Spirit mit der durch seine Solarzellen gelieferten Energie sehr gut haushalten mußte. Trotzdem kamen die wissenschaftlichen Untersuchungen natürlich nicht zum Erliegen. So konnte nach Abflauen des Staubsturms der durch die Räder von Spirit in zwei Teile zerbrochene Stein „Innocent Bystander“ z.B. mit der Mikroskopkamera, näher betrachtet werden. Natürlich wurde auch eine Analyse mit dem Mößbauer- und dem Alphateilchenspektrometer (APXS) durchgeführt, die wiederum Überraschendes zutage brachten. Auch dieser Stein war in seinem Inneren reich an Silizium, was bekanntlich auf eine „feuchte“ Entstehungsgeschichte hinweist, denn auf der Erde entstehen solche Gesteine entweder im Bereich heißer (hydrothermaler) Quellen oder im Bereich von Fumarolen in Vulkangebieten. Die dort austretenden Wässer sind oft sehr sauer und damit in der Lage, eine ganze Anzahl von Mineralien aufzulösen. Nur Silikate bleiben weitgehend unbeeinflußt und können sich somit anreichern.
Detailaufnahme
der Marsoberfläche unweit des Landeplatzes von Spirit (Sol 68, 69). Die Farben
entsprechen dem, wie sie ein Astronaut vor Ort wahrnehmen würde. Quelle NASA,
JPL
Im Gegensatz zu Opportunity hatte Spirit immer mit irgendwelchen Schwierigkeiten zu kämpfen. Einmal klemmte ein Rad, dann gab’s mal kaum Strom und schließlich fuhr er sich im Sand fest. Das war im April 2009. Alle Versuche, ihn wieder aus dieser mißlichen Lage zu befreien, mißglückten. Der Marswinter 2010 hat ihn dann offensichtlich den Rest gegeben. Das letzte Lebenszeichen von Spirit wurde am 22. März 2010 empfangen. Seitdem schweigt er. Das veranlaßte die NASA nach vielerlei Versuchen, doch noch mit ihm in Kontakt zu treten, den Rover am 24. Mai 2011 endgültig aufzugeben. Die offizielle Trauerfeier konnte im Internet im NASA-TV verfolgt werden. Opportunity fährt weiter und wird hoffentlich irgendwann sein großes Ziel, den Endeavour-Krater, erreichen...
Nächstes Mal: Geologische Chronologie der Marsoberfläche
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