Mars Express: Bilder der Phlegra Montes

Am 2. Dezember 2011 veröffentlichte Bilder der von der ESA betriebenen Raumsonde Mars Express zeigen das Gebirgsmassiv Phlegra Montes auf dem Mars. Ungewöhnliche Fließstrukturen deuten auf die Existenz von Blockgletschern aus Wassereis hin. Auch die durch andere Marsmissionen gesammelten Radardaten lassen darauf schließen, dass sich in dieser Region größere Mengen von Wassereis unmittelbar unter der Oberfläche befinden.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESA, DLR, FU Berlin.

Bei den Phlegra Montes handelt es sich um ein Gebirgsmassiv auf dem Mars, welches sich zwischen dem 30. und dem 50. nördlichen Breitengrad über eine Länge von mehr als 1.300 Kilometern vom nordöstlichen Bereich der Elysium-Vulkanregion bis weit in die nördliche Tiefebene unseres Nachbarplaneten erstreckt. Das Massiv stellt dabei eine natürliche Grenze zwischen den beiden in der nördlichen Tiefebene des Mars gelegenen Regionen Utopia Planitia und Arcadia Planitia dar.

Am 1. Juni 2011 überflog die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express während ihres Orbits Nummer 9.465 die südwestlichen Ausläufer der Phlegra Montes und bildete diese mit der High Resolution Stereo Camera (HRSC) ab. Aus einer Höhe von ca. 400 Kilometern erreichte die Kamera dabei eine Auflösung von etwa 16 Metern pro Pixel. Die am 2. Dezember 2011 veröffentlichten Aufnahmen zeigen einen Abschnitt der Phlegra Montes, welcher sich bei 33 Grad nördlicher Breite und 162 Grad östlicher Länge befindet. Die HRSC wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betrieben und ist eines von sieben wissenschaftlichen Instrumenten an Bord der Raumsonde Mars Express.
Die gesamte Gebirgsgruppe der Phlegra Montes setzt sich aus einer Vielzahl von Hügeln und Bergrücken zusammen. Trotz der Nähe zu den drei in der Elysium-Region befindlichen Vulkanen Hecates Tholus, Elysium Mons und Albor Tholus sind die Phlegra Montes allerdings nicht direkt infolge vulkanischer Prozesse entstanden. Als Ursache für die Entstehung des Gebirgsmassivs werden von den Geologen vielmehr Spannungen in der Marskruste vermutet, welche tektonischen Ursprungs waren.

In den hier gezeigten aktuellen Aufnahmen vom südlichen Bereich der Phlegra Montes sticht vor allem ein großes Tal ins Auge, in dessen Innerem deutlich langgestreckte Fließstrukturen zu erkennen sind. Das Tal verfügt über eine Länge von fast 50 Kilometern und ist etwa 15 Kilometer breit. Die Fließstrukturen sind besonders gut im Bildausschnitt 1 in der nebenstehenden Nadiraufnahme sowie in zwei perspektivischen Schrägansichten zu erkennen.

Geologen bezeichnen solche Fließstrukturen als „lineated valley fill“ (zu deutsch: streifenförmige Talfüllung). Bei einer genaueren Betrachtung ist zu sehen, dass nahezu alle Hügel von einem offensichtlich plastischen Material umschlossen sind und an ihren talseitigen Enden sogenannte „lobate debris aprons“ (zu deutsch: lobenförmige Schuttfächer) ausbilden (Bildausschnitt 2). Generell entsteht der Eindruck, dass sich das Material von den Hügelketten in die hangabwärtige Richtung weg zu bewegen scheint.

Zudem fallen in den Aufnahmen einige von Material aufgefüllte Impaktkrater auf, in denen ganz ähnliche Fließstrukturen zu erkennen sind (Bildausschnitt 3). Diese Strukturen verfügen über ein lineares Muster und zeichnen zum Teil die kreisförmigen Kraterränder nach. Solche Formationen werden als „concentric crater fill“ (zu deutsch: konzentrische Kraterfüllung) bezeichnet.

Die parallel ausgerichteten Fließstrukturen weisen eine starke Ähnlichkeit mit den sogenannten Blockgletschern auf der Erde auf. Diese von Felsblöcken und zerriebenem Lockermaterial durchsetzten Eisgletscher kommen auf der Erde vor allem in den Permafrostgebieten der Hochgebirgsregionen und in den polaren Breiten vor und gelten dort als ein typisches Landschaftselement.

Von den irdischen Blockgletschern ist bekannt, dass die eigentliche Eisschicht nicht offen an der Erdoberfläche liegt, sondern vielmehr unter einer Schicht aus oberflächlichem Gesteinsschutt, einer sogenannten Auftauschicht, verborgen ist. Der bedeckende Gesteinsschutt schützt den Blockgletscher so über lange Zeiträume vor einer direkten Einstrahlung von Sonnenlicht und somit auch vor dem Abschmelzen. Übertragen auf den Mars ist es gut denkbar, dass die dort zu beobachtenden Strukturen von langsam über die Marsoberfläche „fließenden“ Blockgletschern gebildet wurden.

Ausschließlich auf der Grundlage von Aufnahmen, welche aus dem Marsorbit heraus aufgenommen wurden, lässt sich diese Vermutung jedoch nicht mit Sicherheit bestätigen. Allerdings deuten die Radar-Messungen, welche durch den von der amerikanischen Weltraumbehörde betriebenen Marsorbiter Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) durchgeführt wurden, darauf hin, dass in dieser Region des Mars größere Mengen von Wassereis unmittelbar unter der Planetenoberfläche verborgen sind. Das vom Radarinstrument des MRO registrierte Wassereis könnte sich laut der gesammelten Radardaten in einer Tiefe von lediglich 20 Metern unter der Oberfläche befinden.

Solche anscheinend relativ oberflächennahen Wassereisreservoirs, so die Wissenschaftler der ESA, könnten speziell bei der Durchführung zukünftiger bemannter Marsmissionen von großer Bedeutung sein. Neben ihrer rein wissenschaftlichen Bedeutung – unter anderem auch bezüglich der Frage, ob auf dem Mars einstmals Umweltbedingungen geherrscht haben, welche die Entstehung von Leben begünstigt haben könnten – stellen sie ein potentielles Frischwasserreservoir für die zukünftigen Marsbesucher dar.

Laut der momentan allgemein favorisierten Theorie haben sich solche Wassereisgletscher in den mittleren Breiten unseres äußeren Nachbarplaneten im Verlauf der letzten Milliarden bis mehrere hundert Millionen Jahre zu verschiedenen Zeiten gebildet. Durch ein in periodischen Intervallen erfolgendes „Kippen“ der Rotationsachse des Mars werden dort laut dieser Theorie immer wieder Vereisungsperioden ausgelöst, welche mit den Eiszeiten auf der Erde vergleichbar sind. Dabei, so die Marsforscher, sollen Eisgletscher bis in die subtropischen Breiten vorgestoßen sein. Die in den letzten Jahren immer wieder beobachteten Bodeneisvorkommen werden als die glazialen Überreste solcher früheren „Mars-Eiszeiten“ interpretiert.

Die hier gezeigten Farbansichten der Phlegra Montes wurde aus dem senkrecht auf die Planetenoberfläche blickenden Nadirkanal und den vor- bzw. rückwärts blickenden Farbkanälen der HRSC-Stereokamera erstellt. Bei dem Schwarzweißbild handelt es sich um eine Nadiraufnahme, welche von allen gewonnenen HRSC-Aufnahmen die höchste Auflösung erreicht. Das weiter unten zu sehende Anaglyphenbild, welches bei der Verwendung einer Rot-Cyan- oder Rot-Grün-Brille einen dreidimensionalen Eindruck der Landschaft vermittelt, wurde aus dem Nadirkanal und einem Stereokanal abgeleitet. Des Weiteren können die Wissenschaftler aus einer höhenkodierten Bildkarte, welche aus den Nadir- und Stereokanälen der HRSC-Kamera errechnet wird, ein digitales Geländemodell der abgebildeten Marsoberfläche ableiten.

Das HRSC-Kameraexperiment an Bord der ESA-Sonde Mars Express wird vom Principal Investigator (PI) Prof. Dr. Gerhard Neukum von der Freien Universität Berlin geleitet. Dieser hat auch die technische Konzeption der hochauflösenden Stereokamera entworfen. Das für die HRSC-Kamera verantwortliche Wissenschaftlerteam besteht aus 40 Co-Investigatoren von 33 Institutionen aus zehn Ländern.

Die HRSC-Kamera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt unter der Leitung von Prof. Dr. Gerhard Neukum entwickelt und in Kooperation mit industriellen Partnern (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH) gebaut. Sie wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Die systematische Prozessierung der Bilddaten erfolgt am DLR. Die Darstellungen der hier gezeigten Mars Express-Bilder wurden von den Mitarbeitern des Instituts für Geologische Wissenschaften der FU Berlin in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Planetenforschung erstellt.
Weitere während des Orbits Nummer 9.465 durch die HRSC-Kamera angefertigte Aufnahmen der Phlegra Montes finden Sie auf der entsprechenden Internetseite der FU Berlin. Speziell in den dort verfügbaren hochaufgelösten Aufnahmen kommen die verschiedenen Strukturen der Marsoberfläche besonders zur Geltung.

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