Mars - Technische Universität Dresden · Mars Odyssey und das GRS (gamma ray spectrometer)...

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Mars Michael H. Soffel TU Dresden

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Mars

Michael H. SoffelTU Dresden

• Einleitung

• Die Erforschung des Mars (Boden, HST, Sonden)

• Marsmissionen

• Impressionen von der Marsoberfläche

• Allgemeines zum Mars

• Leben und Wasser auf dem Mars

• Klimavariationen

• Die Marsmonde Phobos und Deimos

• Die Besiedelung des Mars

Einleitungjahresz. WindeMarskanäle

Zeichnungen von Schiaparelli

Die Kanäle von Schiaparelli

Marsglobus mit Kanälen (1895)

Marsmissionen

Mission Nation Start Missionsart Schicksal

Mars 1 USSR 1.11.62 Vorbeiflug verlorenMariner 3 USA 5.11.64 FehlstartMariner 4 USA 28.11.64 erster erfolgr.

Vorbeiflug 21 PhotosZond 2 USSR 30.11.64 Vorbeiflug keine DatenMariner 6 USA 24.02.69 Vorbeiflug 75 PhotosMariner 7 USA 27.03.69 Vorbeiflug 126 PhotosMariner 8 USA 8.05.71 FehlstartKosmos 419 USSR 10.5.71 erreicht nur ErdorbitMars 2 USSR 19.05.71 Orbiter/Land. keine DatenMariner 9 USA 30.05.71 Orbiter 7329 PhotosMars 4 USSR 21.07.73 Orbiter verloren

Mission Nation Start Missionsart Schicksal

Mars 5 USSR 25.07.73 Orbiter funkt. nur wenige TageMars 6 USSR 5.08.73 Orb./Lan. wenige DatenMars 7 USSR 9.08.73 Orb./Lan. wenige Daten Viking 1 USA 20.08.75 Orb./Lan. > 50 000 PhotosViking 2 USA 9.09.75 Orb./Lan. > 50 000 PhotosPhobos 1 USSR 7.07.88 Orb./Lan. verlorenPhobos 2 USSR 12.07.88 Orb./Lan. verlorenM.-Observer USA 25.09.92 Orbiter verlorenMars Global Surveyer (MGS)

USA 7.11.96 Orbiter laufende MissionMars 96 Rus 16.11.96 Orb./Lan. FehlstartMars Pathfinder

USA 4.12.96 Lan./Rover Daten bis 27.9.97

Mission Nation Start Missionsart Schicksal

Nozomi Japan 4.07.98 Orbiter aufgegeben (Dez.93)

Mars Climate OrbiterUSA 11.12.98 Orbiter verloren

Mars Polar Lander/Deep Space 2USA 3.01.99 Lander verloren

Mars OdyseeUSA 7.04.01 Orbiter laufende Mission

Mission Nation Start Missionsart Schicksal

Mars ExpressESA 2.06.03 Orb./Lan. Beagle 2 verloren

Spirit USA 10.06.03 Lan./Rover laufende Mission

Opportunity USA 7.07.03 Lan./Rover laufende Mission

Curiosity USA 26.11.11 Rover laufende Mission(Mars Science Lab)

Mariner 4 (1964)

Mariner 9 (1971)

Viking 1 + 2 (1975)

Viking 1 + 2 (1975)

Lander Modul

Viking Lander

Die Raumsonde Pathfindertritt in die Marsatmosphäre ein undschwebt zur Oberfläche des Planeten.Die Navigationseinheit, welche ihnzum Mars leitete wird vom Landerund Mikro-Rover entkoppelt.

Enormes Aufheizen der Luftmassenreduzieren die Fallgeschwindigkeitbis der Fallschirm zum Einsatz kommt

Japanische Mission Nozomi (Hoffnung) gescheitert.Elektronik durch außergewöhnlich starke Sonneneruptionbeschädigt. Sonde konnte nicht in Mars Orbit einschwenken.Mission am 9.12.2003 abgebrochen.

Start des Mars-Expressvom kasachischen Raumfahrtbahnhof Baikonur an Bord eines Sojus Rakete(2. Juni 2003)

Mars-Express

Mars-Express: beteiligte Nationen

Beagle 2

kurz vor der Landung

Beagle 2 mit Solarmodulenauf der Oberfläche desMars

Instrumente des Mars-Express:

- HRSC

- Aspera

- MaRS

- MARSIS

- OMEGA

- PFS

- SPICAM

Das Kamerasystem HRSC/SRC

(High Resolution Stereo Camera/ Super Resolution Channel)

ist neben dem Bohrer (Pluto; Beagle 2) der wichtgste BeitragDeutschlands zum Mars-Express

3-dimensionale Darstellung der gesamten Marsoberflächebis hin zu einem Meter Auflösung + Farbinformation

ASPERA: Energetic Neutral Atoms Analyzer

studiert die Wechselwirkung des Sonnenwindes mit der Marsatmosphäre sowie das Entweichen von Molekülenund Wasserdampf von der Atmosphäre in das Weltall

MaRS: Radio Science experiment; studiert Oberfläche undAtmosphäre (p,T ..) mittels Radiowellen

MARSIS: Mars Advances Radar for Subsurface and Iono-spheric Sounding; untersucht Untergrundstrukturen(Wasserreservoire..) mittels Radiowellen

PFS: Planetary Fourier Spectrometer; genaue chemischeZusammensetzung der Marsatmosphäre

SPICAM: atmosphärische Zusammensetzung in kleinerenVolumina als PFS; speziell Ozon, CO2 ..

OMEGA IR: analysiert das Streulicht von der Sonne undschließt auf chemische Zusammensetzung der Marsoberflächeund Atmosphäre

Die Landung der Spirit

vor dem Aufschlag

leere airbags

Spirit-Rover

Sojourner(Pathfinder)

Ziele der Mars-Rover: studiere umliegendes Materialund Gestein genau, etwa in Hinblick auf vergangeneWasseraktivitäten.

Instrumente:

- Panoramic Cameras- Microscopic Imager- Navigation Cameras- Miniature Thermal Emission Spectrometer- Mössbauer Spectrometer- Alpha Particle X-ray Spectrometer- Rock Abrasion Tool

Erstes Rundumbild der Spirit

Vermutlich Abdrücke der Airbags von Spirit

Dünen im Endurance Krater; Opportunity

Mars Science Lab

mit Rover Curiosity:

Landung auf dem Mars: 6.8.2012

Curiosity: 3 m groß, 900 kg schwer, daher:kompliziertes Landemanöver

Curiosity: Absetzen des Rovers

Curiosity: geglückte Landung

Mars-Rover Curiosity entnimmt Bodenproben: organisches Material ???

Mars-Rover Curiosity: Messgerät Sam erhitzt und analysiert Bodenproben

Mars-Rover Curiosity: vulkanisches Material (Feldspat, Olivin)

Mars-Rover Curiosity: vom Wasser geformte Kieselsteine?

Topographie der Marsoberfläche

Krater und Einschlagbecken

Krater auf dem Mars

Dieser Krater im nördlichenElysium Planitia ist etwas mehr als doppelt so großwie der berühmte Meteor Kraterin Arizona. (Mars OrbiterCamera, Juli 1998)

Der happy face crater

Vulkane auf demMars

Olympus Mons

Dieses 3-dimensionale Bilddes Olympus Mons wurdeaus vielen Einzelbildernzusammengesetzt.

Olympus Mons

Olympus Mons ist dergrößte Vulkan auf dem Mars.Dieser Schildvulkan hateinen Durchmesser von625 km und eine Höhe von 25 km, 100 mal höher alsMauna Loa auf der Erde.Die Caldera im Zentrum ist80 km breit und weistzahlreiche kreisförmigeEinsturzkrater auf. Dieradialen Strukturen auf denHängen stammen von altenLavaausflüssen.

Auswirkungen von Wind auf Sanddünen

Sanddünen, aufgenommenim August 1998 mit dem MarsGlobal Surveyor.Dunkle Flecke auf den Dünenverweisen offenbar auf Gebietewo Frostüberzüge durch Einwirkungvon Wind entfernt wurde und manauf dunklere Sedimente blickt.

Marswinde - Dünen

Frost bedeckte Dünen

Dünen im Chasma Bereale,eine riesige Senke am Nordpol,aufgenommen im September 1998mit dem Mars Global Surveyor.

Dunklerer Sand kommt unter denhellen frostigen Gebieten gegenEnde des nördlichen Wintersim Juli 1998 hervor.

Sedimente - Erosion

Dieses Bild des MGS demonstriert die Prozesse vonErosion, Ablagerungen undweitere Erosion.

Die kreisförmige Struktur im Zentrumist vermutlich ein alter Impakt Krater;eine dunkle alte Gesteinsschichtwird aufgedeckt. Danach hat sicheine helle Gesteinsschicht darüberabgelagert. Weitere Erosionerzeugten die Rillen- und Kanalstruk-turen.

Landeplatz von Viking Lander 2

Rechts unten ein Fuß vonViking Lander 2. Davoreine Schutzkappe desErdkollektors. Der runde Stein in der Mitte ist rund 20 cm groß. Der eckigeStein hinten links ist etwa1.5 m im Durchmesser.

Valles Marineris

Im Valles Marineris

Ophir Chasma

Die Computer generierteAnsicht zeigt eineOphir Chasma genannteRegion als Teil desValles Marineris.

Die Tiefe des Canyonsbeträgt hier rund 6 km.Dargestellt ist eineLänge von rund 200 km.

Südliches Candor Chasma

Im Valles Marineris;Bildmosaik, gewonnen durch die 2 Viking Orbiter Sonden.

Allgemeines zum Mars

Atmosphäre

Das Innere des Mars

Leben auf dem Mars?

- Problem des Wassers -

1984 wurde in der Antarktis ein ganz besonderer Stein gefunden:ALH84001 wurde als 4 Milliarden Jahre alter Marsmeteoritidentifiziert - und daraufhin bis ans Detail analysiert.

1996 verkündete die NASA, man habe an ihm Überreste primitiverMikroorganismen entdeckt.

Aus der Sensation wurde ein gewaltiger wissenschaftlicherStreit. Stein des Anstoßes war ein winziger Kristall ‚Magnetit‘,eine Verbindung aus Eisen und Sauerstoff, die man am Meteoritenfand. Sie kann mineralischen Ursprungs sein, wird aber auch vonBakterien erzeugt.

Problem: bis heute nicht ganz gelöst.

Die Viking Sonden suchten verzweifeltnach Spuren von Leben auf demMarsboden, fanden aber nichts.

Wichtigste Voraussetzung für alle Formen des Lebens,wie wir sie kennen ist WASSER. Auf der Erde besteht jede Lebens-form, vom Bakterium bis zum Elefanten zu mindestens 2/3 ausWasser.

Auf dem Mars gibt es jedoch kein Wasser - zumindest nicht an seinerOberfläche. Es ist zu kalt auf dem Planeten - und die Atmosphäreist zu dünn.

Spuren von fließendem Wasser gibt es jedoch genug.

Wasser

Krater Yuty

Das Tal Tiu

Das Tal Nirgal

Hinweise auf Wasser

Eine Reihe von Rinnenund geschichteten Tafelbergein der Gorgonum Chaos Regionauf der Südhalbkugel des Mars(MGS, Januar 22, 2000)

Die Kanäle könnten durchauslaufendes Grundwasserzustande gekommen sein.

MGS

Im TalAres

Doch Wasser muß gar nicht auf der Oberfläche des Marsvorkommen, damit Leben auf diesem Planetenexistiert. Auf der Erde hat man bis zu 420 m unter demMeeresboden lebende Einzeller in Millionen Jahrealten Sedimentschichten entdeckt.

Wasser auf dem Mars?

Mars Odyssey und das GRS (gamma ray spectrometer)

Aufnahmen mit dem -Strahlen Spektrometeran Bord der Sonde Mars Odyssey vom Juni 2002zeigen riesige Mengen an unterirdischem Wasser(blaue Farbe)

August 2003, amerikanische Forscher der ArizonaState Uni. erklären: der Mars ist nicht genügend verkalkt,um jemals große Gewässer beherbergt zu haben. 6 JahreAnalyse der Daten des ‚Thermal Emission Spectrometer‘(MGS) zeigten deutliche Spuren von Karbonaten,aber keine einzige große Ansammlung an einzelnenOrten.

Diese Spuren können durch Wechselwirkung mit derAtmosphäre erklärt werden.

Juli 2004:

vereiste Spurendes Spirit Roversim Gusev Krater

Datierungvon HRSC(Mars Express)BildernmittelsKraterdichte:

Böden derGipfelkratersind sehr jung

Offenbar enthalten nicht nur die Polkappen erhebliche Anteilevon Wassereis sondern auch Gletscherströme (z.B. am OlympusMons)

Klimavariationen auf dem Mars

Die chaotische Schiefeder Ekliptik des Mars

- 400 Myr 0 Myr

600

00

Die Marsmonde Phobos und Deimos

Phobos

Krater Stickney

Phobos und Deimos

Phobos

Gemessene Temperaturen auf Phobos

Deimos

Sonnenfinsternis auf dem Mars

Der Schatten des Marsmondes Phobos, aufgenommen durch die Weitwinkelkamera des Mars Global Surveyer. Sonnenfinsternissedurch Phobos treten bis zu einige Male pro Tag auf.

Die dunklen Flecke in drei Krater sindmöglicherweise kleine Felder vondunklen Sanddünen

Die Besiedelung des Mars

G.W. Bush kündigt Wiederkehr zum Mond bis zumJahr 2020 an

ESA-Projekt Aurora: bis 2024 auf den Mond,bis 2030 auf den Mars

ESA Marsmodul

PräsidentG.W.Bush:

Der erste USAmerikaner wirdinnerhalb der nächsten15 Jahre dieMarsoberfläche betreten

Möglicherweise mit Startvom Mond aus

Besiedelung des Mars