Raumfahrt : Marsmännchen, irgendwo?

Am Sonnabend startet die Sonde "Curiosity" , die nach Lebensspuren auf dem roten Planeten fahnden soll. Es ist ein gefahrvoller Weg: Immerhin rund die Hälfte aller Marsmissionen ist in der Vergangenheit gescheitert.

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Blick in die Zukunft. Noch ist der Mars-Geländewagen auf der Erde und wartet auf seinen Start. Schwieriger ist die Landung auf dem roten Planeten. Gelingt sie, kann das Gefährt neue Informationen über die Geschichte des Mars liefern. Die Energie für Auto und Apparate liefert eine Plutoniumbatterie.
Blick in die Zukunft. Noch ist der Mars-Geländewagen auf der Erde und wartet auf seinen Start. Schwieriger ist die Landung auf dem...Foto: dpa

Gäbe es auf dem roten Planeten kleine grüne Männchen, sie würden sich gehörig wundern. Mit tosenden Bremsraketen nähert sich ein unbekanntes Flugobjekt der Oberfläche. In 20 Metern Höhe bleibt die feuerspeiende fliegende Untertasse stehen – und lässt an einem Seil langsam ein sechsrädriges Fahrzeug, groß wie ein Geländewagen, herab. Nach dem sanften Aufsetzen des Gefährts wird das Seil gekappt, das Flugobjekt saust davon und stürzt einige hundert Meter entfernt in den roten Staub.

„Curiosity“ – „Wissbegierde“ – heißt das Fahrzeug, das im August 2012 vom Himmelskran der Mission „Mars Science Laboratory“ im roten Staub unseres Nachbarplaneten abgesetzt werden soll. Das 2,5 Milliarden Dollar teure Raumfahrt-Projekt beginnt am kommenden Samstag: Dann macht sich die Raumsonde an der Spitze einer Atlas-V-Rakete vom Startplatz Cape Canaveral aus auf die neunmonatige Reise durchs Weltall. Der große Marsrover soll den Wissensdurst der Forscher stillen und, so die Hoffnung, endgültig die Frage beantworten, ob es einst auf dem roten Planeten Leben gab oder vielleicht bis heute gibt.

Ziel der Mission ist der 154 Kilometer große Krater Gale in der Nähe des Mars-Äquators. Der Zentralberg des Kraters erhebt sich rund fünf Kilometer über den Kraterboden. Messungen des „Mars Reconnaissance Orbiters“, der seit 2006 den roten Planeten umkreist, zeigen dort unter anderem Schichten aus sulfat- und tonhaltigem Gestein. Für die Forscher ist dies ein deutlicher Hinweis darauf, dass es im Inneren des Kraters einst Wasser gab. „Uns fasziniert Gale unter anderem, weil es sich um einen riesigen Krater in einer recht niedrig gelegenen Region des Mars handelt und wir wissen alle, dass Wasser immer bergab läuft“, erklärt John Grotzinger, ein Projektwissenschaftler der Mission.

Der Zentralberg des Gale-Kraters ist zudem von Sedimentablagerungen umgeben, die sich über rund 3,5 Milliarden Jahre angesammelt haben. „Hier liegt möglicherweise die gesamte Geschichte des Mars für uns bereit“, sagt der Nasa-Wissenschaftler Ashwin Vasavada. Schicht um Schicht können die Forscher hier die Entwicklung des Klimas in der Äquatorregion ablesen.

Mit zahlreichen Instrumenten soll Curiosity die Ablagerungen untersuchen. Bis zu sieben Meter entferntes Gestein kann der fahrbare Roboter mit einem energiereichen Laserstrahl erhitzen und verdampfen. Eine Kamera fängt die dabei freigesetzte Strahlung ein, untersucht ihr Spektrum und bestimmt daraus die chemische Zusammensetzung. Stößt Curiosity auf etwas Interessantes, so fährt er seinen Roboterarm aus, der mit Bürste, Bohrer, Schaufel und Sieb ausgestattet ist, ein komplettes geologisches Feldbesteck.

Bis zu fünf Zentimeter tief kann der Bohrer sich in das Gestein fressen. Die pulverisierten Gesteinsproben füllt der Roboterarm dann in das mobile Analyselabor „ChemMin“, wo Röntgenstrahlen ihre Kristallstruktur untersuchen. Aus der Brechung der Röntgenstrahlen können die Wissenschaftler ablesen, aus welchen Mineralien die Proben bestehen. Art und Menge der Mineralien wiederum erlauben Rückschlüsse auf Temperatur, Druck, Feuchtigkeit und andere Bedingungen bei der Entstehung der Stoffe.

Noch detailliertere Untersuchungen erlaubt ein „Sample Analysis on Mars“ (SAM) genanntes Minilabor. Mit einem Gewicht von 38 Kilogramm beansprucht SAM die Hälfte der wissenschaftlichen Nutzlast von Curiosity für sich. Insgesamt 74 Auffangbehälter hält SAM für Bodenproben bereit. In zwei Öfen kann das Gestein auf bis zu 1100 Grad Celsius erhitzt werden, um flüchtige Stoffe auszugasen.

Die Gase strömen dann durch ein Misch- und Trennsystem zu drei Instrumenten: einem Gas-Chromatographen, der individuelle Gase aus dem Gemisch herausfiltert, einem Massenspektrometer, der die Masse der Moleküle eines Gases und damit seine chemische Identität ermittelt und schließlich einem Laser-Spektrometer, der die Anteile der unterschiedlichen Kohlenstoff-Isotope in organischen Stoffen, also solchen auf Kohlenstoff-Basis, bestimmt.

Isotope sind chemisch identische Atome, die aber in ihren Atomkernen eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen besitzen. Die relative Häufigkeit von Kohlenstoff mit sechs oder sieben Neutronen erlaubt beispielsweise Rückschlüsse darüber, ob Kohlendioxid oder Methan biologischen Ursprungs ist. „Wenn wir mehr leichten Kohlenstoff finden, dann ist das zumindest in Übereinstimmung mit der Annahme, dass biologische Prozesse eine Rolle gespielt haben“, sagt Grotzinger.

SAM kann auch die Chiralität der Moleküle untersuchen. Organische Stoffe kommen häufig in zwei geometrischen Varianten vor – linksgedreht und rechtsgedreht. Während nicht-biologische Prozesse beide Versionen gleich häufig produzieren, bevorzugen biologische Prozesse häufig eine der Drehrichtungen. „Wenn wir also mit SAM nicht die gleiche Menge links- und rechtsgedrehter Moleküle eines Stoffes finden, dann können wir von einer biologischen Quelle ausgehen“, sagt Michel Cabane vom SAM-Team.

Doch bis zu solchen Messungen ist es noch ein weiter gefahrvoller Weg. Immerhin rund die Hälfte aller Marsmissionen ist in der Vergangenheit aus unterschiedlichen Gründen gescheitert. Und das Absetzen des Robot-Fahrzeugs Curiosity mit dem schwebenden Himmelskran ist ein Novum in der Raumfahrtgeschichte. „Die sechs Minuten des Grauens“ nennen die Raumfahrt-Techniker und Ingenieure der Nasa die letzte Landephase. Wenn aber alles gut geht, dann soll Curiosity mindestens zwei Jahre lang den Gale-Krater erforschen. Und vielleicht endlich die Frage nach Leben auf dem roten Planeten beantworten.

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