MAVEN
Auf den Spuren der Marsatmosphäre
von Stefan Deiters
astronews.com
16. Dezember 2014

Die jüngste NASA-Sonde MAVEN liefert seit genau einem Monat wissenschaftliche Daten. Diese könnten ein ganz neues Licht auf die Prozesse werfen, die einmal dazu geführt haben, dass der Rote Planet große Teile seiner Atmosphäre verloren hat. Die Resultate einer ersten Analyse wurden jetzt vorgestellt.

MAVEN liefert seit einem Monat Daten über die obere Atmosphäre des Mars.  Bild: NASA Goddard Space Flight Center [Großansicht]

Die Sonde Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) der amerikanischen Weltraumbehörde NASA war im September in eine Umlaufbahn um den Roten Planeten eingeschwenkt und hatte am 16. November ihre wissenschaftliche Arbeit aufgenommen.

MAVEN untersucht die Zusammensetzung und Struktur der Marsatmosphäre und verfolgt das Entweichen von Gasen aus den oberen Atmosphärenschichten. Auf diese Weise hoffen die Wissenschaftler unter anderem herauszufinden, warum der Mars einst große Teile seiner Atmosphäre verloren hat.

Schon die ersten, jetzt vorgestellten Resultate lieferten einiges Neues: Messungen der Zusammensetzung der oberen Marsatmosphäre und der elektrisch geladenen Ionosphäre des Planeten zeigten einen bislang unbekannten Prozess, durch den die Partikel des Sonnenwindes weitaus tiefer in die Atmosphäre eindringen können, als bislang angenommen worden war.

"Wir fangen an, die einzelnen Glieder einer Kette zu sehen, die mit von der Sonne beeinflussten Prozessen beginnt, die das Gas in der oberen Atmosphäre betreffen und schließlich zum Verlust der Atmosphäre führt", so Bruce Jakasky vom Laboratory for Atmospheric and Space Physics der University of Boulder, der verantwortliche Wissenschaftler für MAVEN. "Im Verlauf der gesamten Mission werden wir das Bild vervollständigen und dadurch die Prozesse verstehen, durch die sich die Atmosphäre im Laufe der Zeit verändert hat."

MAVEN durchfliegt bei jeder Umkreisung des Mars auch die Ionosphäre des Planeten, in der sich Ionen und Elektronen befinden. Sie dient als eine Art Schutzschild, die die hochenergetischen Partikel des Sonnenwindes vom Planeten ablenkt. Lange Zeit war angenommen worden, dass sich dieser Sonnenwind nur messen lässt, bevor er auf die Ionosphäre trifft. Allerdings konnte der Solar Wind Ion Analyser an Bord von MAVEN einen Strom von Sonnenwindpartikeln messen, die offenbar nicht abgelenkt worden waren, sondern tief in die obere Atmosphäre und die Ionosphäre des Planeten eingedrungen sind.

Offenbar wird der Partikelstrom durch Wechselwirkungen in der oberen Atmosphäre zunächst verändert, lässt sich dann aber überraschend tief in der Atmosphäre wieder nachweisen, so dass auch hier eine Untersuchung der Eigenschaften des Sonnenwindes möglich ist. Dies könnte, so die Forscher, hilfreich sein, um den Verlust von Gas aus der Atmosphäre direkt mit Aktivitäten in der oberen Atmosphäre und Ionosphäre in Verbindung zu bringen.

Das Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer von MAVEN lieferte bereits Daten über die genaue Zusammensetzung dieser Atmosphärenschichten. Die Messungen dürften auch Rückschlüsse auf die Wechselwirkungen zwischen der unteren Atmosphäre, die das Klima beeinflusst, und der oberen Atmosphäre, in der der Verlust von Gas stattfindet, erlauben. So stellte das Instrument bereits fest, dass es auch in der oberen Atmosphäre eine Art Wetter gibt, das bislang noch nie im Detail beobachtet wurde.

Mit dem Instrument Suprathermal and Thermal Ion Composition (STATIC) haben die Forscher schließlich bereits eine Wolke von Ionen über der Polarregion des Planeten entdeckt , die aus der Marsatmosphäre entweichen. Von diesen Messungen versprechen sie sich Informationen über die aktuelle Massenverlustrate der Marsatmosphäre.

Die wissenschaftliche Primärmission von MAVEN ist auf ein Erdjahr ausgelegt. Die Sonde dient aber zudem auch als Kommunikationsrelay für Rover auf der Oberfläche des Planeten, die über MAVEN Daten zur Erde übermitteln können.