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Landestelle auf dem Mars ist repräsentativ
Redaktion
/ Pressemitteilung des DLR
astronews.com
12. Dezember 2016
An Bord der Mars-Landesonde InSight, die im Mai
2018 auf dem Mars landen soll, befindet sich auch ein Instrument, das
detaillierte Messungen des Wärmeflusses unter der Oberfläche des Roten Planeten
durchführen soll. Neue Simulationen ergaben nun, dass die geplante Landestelle
von InSight für den Mars repräsentative Messwerte liefern dürfte.
Mithilfe numerischer Simulationen in 3D
berechneten die Planetenforscher des DLR mögliche
"Hotspots" im Inneren des Mars. Der
InSight-Lander wird eine Wärmeflussprobe (HP3)
und ein Seismometer (SEIS) auf der Oberfläche des
Mars absetzen und Wärmefluss- und seismische
Messungen durchführen.
Bild: DLR/NASA/JPL [Großansicht] |
Gute Nachrichten für den "Maulwurf" HP3 (Heat Flow and Physical Properties
Package), den das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) am 5. Mai 2018
mit der amerikanischen Mission InSight für Wärmefluss-Messungen zum
Mars schicken wird: Die Landestelle in der Ebene "Elysium Planitia" hat sehr
wahrscheinlich einen Wärmefluss, der durchschnittlich und somit repräsentativ
für den Mars sein wird.
Dies haben jetzt detaillierte Simulationen ergeben, die die
DLR-Planetenforscherin Dr. Ana-Catalina Plesa mit ihrem Team erstellte: Das
dreidimensionale Modell zeigt, dass der "Maulwurf", der zum ersten Mal Messungen
in mehreren Metern Tiefe auf dem Mars durchführen wird, nicht auf extreme,
verfälschende Anomalien stoßen wird. "Unser dreidimensionales Modell erfasst die
Variationen und Abweichungen im Wärmefluss - der erloschene Vulkan Elysium Mons
zum Beispiel wird die Messungen der InSight-Mission nicht beeinträchtigen",
erläutert Plesa.
Basis der aufwendigen numerischen Simulationen, wie der Mars Wärme aus dem
Inneren abgibt, sind Daten bisheriger Mars-Missionen zur Wärmeproduktion in den
obersten Schichten der Mars-Kruste sowie Modellrechnungen zur
Temperaturverteilung im Roten Planeten. "Die Simulationen sind die bisher beste
Vorhersage der Verteilung des Wärmeflusses auf dem gesamten Planeten", betont
Prof. Tilman Spohn, Direktor des DLR-Instituts für Planetenforschung und
wissenschaftlicher Leiter des HP3-Experiments. "Sie werden uns auch helfen, die
an der einen Stelle auf dem Mars gemessenen Werte anschließend in Relation zum
gesamten Wärmeverlust des Planeten zu setzen." Die Messung eines
durchschnittlichen Werts ist wichtig für die Wissenschaftler und die Aussagen,
die sie mit den Daten über den Mars treffen wollen.
"Ein Planet ist eine Art Dampfmaschine - seine thermische Energie, umgesetzt
in mechanische Arbeit, wirft Berge auf oder erzeugt Magnetfelder. Will man
wissen, wie diese Wärmekraftmaschine funktioniert, muss man die Energiebilanz
kennen", erläutert der Planetenforscher. "Dafür ist der Wärmestrom aus dem
Inneren eine wichtige Messgröße."
Würde die Landestelle von einem "Hotspot", einem sogenannten Plume,
aufgeheizt, könnte der Wärmefluss an dieser Stelle doppelt so hoch sein wie auf
dem übrigen Mars. Die Aussagen über den Roten Planeten würden damit nur für
einen kleinen Teil der Oberfläche zutreffen. Die Landestelle, an dem der
InSight-Lander mit zwei Experimenten an Bord aufsetzen soll, liegt in einer
ebenen Region in der nördlichen Tiefebene und nah am Rand zum südlichen
Hochland, etwa 1500 Kilometer südlich von Elysium Mons.
Ausgewählt wurde diese Region, weil ihr gegenüber, also auf der anderen Seite
des Mars, das Gebiet mit den voraussichtlich meisten Mars-Erdbeben liegt und das
Seismometer SEIS der französischen Raumfahrtagentur CNES so die Erschütterungen
messen kann, die durch das Innere des Roten Planeten übertragen werden. Zudem
ist die Ebene mit nur wenigen Felsen und Steinen günstig für eine sichere
Landung. "Und mit unseren Simulationen steht jetzt fest, dass die Gegend auch
gut für die Messungen des Wärmeflusses mit dem HP3-Instrument sind", freut sich
Plesa. "Und mit diesen Daten wiederum können wir unsere Simulationen
verifizieren und optimieren."
Die InSight-Mission sollte ursprünglich bereits im Frühjahr 2016 zum Mars
starten. Allerdings wurden im Dezember 2015 technische Probleme bei dem
französischen Seismometer festgestellt - die Mission wurde deshalb um zwei Jahre
verschoben. Die Planetenforscher des DLR nutzen die unerwartete Wartezeit: "Wir
haben ein weiteres, optimiertes Modell für den Maulwurf entwickelt und werden
dieses im Frühjahr 2017 am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme zusammenbauen
lassen", erläutert Spohn. "Der Maulwurf wird eine erhebliche mechanische
Belastung überstehen und dabei eine Messkette mit Temperatursensoren mehrere
Meter tief in den Marsboden ziehen müssen - das verbesserte Modell soll dies
noch zuverlässiger und risikoärmer durchführen."
Insgesamt ein Mars-Jahr und somit zwei Erdenjahre wird das Instrument
Messwerte aus bis zu fünf Metern Tiefe liefern. Mit solch einer Langzeit-Messung
können sowohl jahreszeitliche Temperaturunterschiede als auch Schwankungen im
Tagesverlauf ausgeglichen werden.
Bisher wurden Temperaturmessungen im Boden eines Himmelskörpers lediglich bei
den Apollo-Missionen durchgeführt: Damals hämmerten die Astronauten mit
einem handbetriebenen Bohrer eine Sonde bis in drei Meter Tiefe. Der Maulwurf
HP3 wird dies auf seiner Mission autonom, ohne Hilfe eines Astronauten,
vornehmen. Mit den gewonnenen Daten können die Wissenschaftler auch auf die
chemische Zusammensetzung des Mars schließen. "Vor allem können wir die beiden
Wärmekraftmaschinen Mars und Erde miteinander vergleichen - einen Planeten mit
Plattentektonik und einen ohne Plattentektonik", sagt Spohn. "Und aus
Vergleichen lernt man immer."
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