InSight: Nächste NASA-Mars-Mission erforscht das Innere des Roten Planten



Künstlerische Darstellung der „Geophysical Monitoring Station“ (GEMS) mit dem Seismometer und der deutschen „Maulwurfsonde“ „HP3“.
Copyright: JPL/NASA

Washington (USA) – Nachdem der für März 2016 geplante Start verschoben wurde, laufen nun die Vorbereitungen für das Startfenster 2018 für die nächste NASA-Mars-Mission „InSight“. Diese soll auf der Marsoberfläche landen und dort stationär mit geophysikalischen Experimenten einen Blick in das Innere des Roten Planeten werfen.

„InSight“, so das Kürzel für „Interior Exploration using Seismic investigations, geodesy and heat transport“, soll den Aufbau und Zustand von Kern und Mantel, sowie die thermische Entwicklung des Mars erforschen.

Neben zahlreichen Instrumenten an Bord der auf dem Bauplan der erfolgreichen Phoenix-Landeeinheit basierenden „Geophysical Monitoring Station“ (GMS), darunter ein Seismometer und ein Messvorrichtung für die Schwankungen des Planeten selbst, wird auch ein am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mitentwickeltes Experiment mit der Bezeichnung „HP3“ (Heat Flow and Physical Property Package) auf den Mars gelangen. Einem elektro-mechanischen Maulwurf gleich, wird dessen Sonde bis zu fünf Meter tief in den Marsboden eindringen, um dort Wärmefluss-Messungen vorzunehmen und die thermo-mechanischen Eigenschaften des Marsbodens zu erforschen.

„Bisher fand die Erforschung des Mars nur durch Beobachtungen aus der Umlaufbahn und direkt auf der Oberfläche statt“, erklärte Professor Tilman Spohn, wissenschaftlicher Leiter von HP3 und Direktor des DLR-Instituts für Planetenforschung in Berlin-Adlershof. „Die Untersuchung des Inneren des Planeten steht hingegen erst am Anfang. HP3 wird sehr wichtige Impulse für die Marsforschung liefern können.“

Seit geraumer Zeit beschäftigt sich die Planetenforschung mit der Frage, warum sich der Mars so anders im Vergleich zur Erde entwickelt hat, weshalb beispielsweise der etwas kleinere Mars keine Plattentektonik mit Kontinentalverschiebung hat (Anm. d. GreWi-Redaktion: Neuste Beobachtungen deuten mittlerweile auf einfache Plattentektonik auf dem Mars, …GreWi berichtete). Genau dieser globale Prozess ist fundamental für den Kohlenstoffkreislauf auf der Erde und könnte den entscheidenden Unterschied ausmachen, warum auf der Erde die Voraussetzungen für Leben so viel günstiger sind als auf dem Mars. „Auf dem Mars floss früher aber Wasser, vielleicht waren also die Bedingungen für Leben auch einmal günstiger, wie zum Beispiel die durch Vulkanismus beeinflussten Temperaturen der Atmosphäre“, erläutert Professor Spohn. „Der Mars ist nach wie vor der Körper im Sonnensystem, auf dem Leben jenseits der Erde am wahrscheinlichsten ist.“

Das HP3-Experiment des DLR nutzt einen elektro-mechanischen Schlagmechanismus, der einen Instrumentenbehälter bis zu fünf Meter tief in den Marsboden einbringen kann. „Bisher ist solch ein vollautomatischer Maulwurf noch auf keinem Körper des Sonnensystems zum Einsatz gekommen“, sagt Dr. Tim van Zoest, Physiker am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen, wo der Schlagmechanismus entwickelt wurde. „Vergleichbare Experimente zur Analyse des Untergrunds gab es bisher nur von Hand auf dem Mond bei den amerikanischen Apollomissionen 15 bis 17 zu Beginn der 1970er Jahre, das waren damals aber eher konventionelle Bohrer.“

Die Sensoren von HP3 zur Messung des Wärmeflusses wurden am DLR-Institut für Planetenforschung in Zusammenarbeit mit dem Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Graz entwickelt. Insbesondere soll der Wärmefluss unter der Marsoberfläche erfasst werden. Die Vermessung des Wärmeflusses direkt unter der Oberfläche ermöglicht es, auf die Wärmeproduktion im Marsinneren zu schließen. Damit ergeben sich Hinweise auf die Zusammensetzung des Mars und seine fortwährende Abkühlung, die im Zusammenhang mit dem noch heute stattfindenden Vulkanismus steht. Außerdem soll HP3 die geologische Schichtung in den ersten fünf Metern unter der Marsoberfläche – insbesondere hinsichtlich der Existenz von Eisvorkommen – durch die Vermessung der thermo-mechanischen Eigenschaften des Bodens erfassen.

Der Start der Mission soll innerhalb eines sich ab dem 5. Mai 2018 öffnenden Zeitfensters stattfinden, innerhalb dessen die Flugzeit zum Mars am kürzesten ist.

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