Einblicke in das Innere des Mars
Vortrag über die NASA-Mission InSight

Bis vor wenigen Jahren war vom inneren Aufbau des Mars kaum mehr bekannt als noch vor hundert Jahren über den Aufbau des Erdinneren. Die InSight-Mission der NASA, an dem auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beteiligt war, sollte endlich einen besseren Einblick in die innere Struktur unseres Nachbarplaneten gewähren. Die Ergebnisse dieser Mission war Thema eines sehr gut besuchten Vortrags von Dr. Ana-Catalina Plesa vom Institut für Planetenforschung des DLR in Berlin, der am vergangenen Donnerstag am Observatorium Wettzell vom Förderverein GIZ veranstaltet wurde.

Bereits im Jahr 1964 begann die Erforschung des Mars mit Hilfe von Satelliten und Sonden. Seitdem gab es insgesamt 49 Missionen, von denen jedoch nur etwa die Hälfte erfolgreich war. Einen Meilenstein in der Marsforschung stellten die beiden Viking-Sonden dar, die nicht nur tausende von hochaufgelösten Farbbildern lieferten, sondern auch der Frage nachgehen sollten, ob es Leben auf dem Mars gibt. Insgesamt waren die Marsmissionen stark von der Suche nach Wasser und Spuren von biologischem Leben motiviert.

Die Mission InSight sollte vor allem klären, wie groß und in welchem Zustand der Kern des Mars ist sowie die Dicke und Struktur der Marskruste und des Mantels bestimmen. Weiterhin sollte gemessen werden, wie viel Wärme aus dem Inneren des Mars entweicht, um so das Verständnis über die Entstehung des Planeten zu verbessern. Dazu wurde ein Landemodul (Lander) zum Mars geschickt, das mit einer ganzen Reihe von verschieden Messinstrumenten ausgestattet war, die teilweise vom DLR entwickelt wurden: Einem Seismometer zur Detektion von Marsbeben, einer Sonde zur Wärmeflussmessung, einem Radiometer zur Ermittlung der Oberflächentemperatur, Messgeräten für die Rotation des Planeten, einem Magnetometer, einem Windmesser, verschiedenen Kameras und einem Roboterarm. Solarzellen versorgten die Geräte mit der nötigen Energie. Dr. Plesa – studierte Mathematikerin und promovierte Geowissenschaftlerin - wurde dabei von der NASA als „core investigator“ der Mission eingesetzt.

Die Landung erfolgte am 26. November 2018 nahe des Marsäquators. Die Landestelle wurde in einem Labor Steinchen für Steinchen detailliert nachgebaut, um dort mit einem Zwilling des Landers jedes Manöver so genau wie möglich zu testen, bevor sie vom Original auf dem Mars ausgeführt wurden. „Dies war notwendig, da bereits kleinste Fehler beispielsweise bei der Navigation des Roboterarms Experimente irreparabel beschädigen könnten“, so Plesa. Da ein Steuersignal je nach Position des Mars bis über 20 Minuten dorthin unterwegs ist, wird ein nachträgliches Eingreifen praktisch unmöglich, so dass jede Operation mit höchster Sicherheit den gewünschten Effekt haben muss.

Mit dem Seismometer an Bord des InSight-Landers konnten mehr als 1300 Beben registriert werden, ca. eins pro Sol – so wird der Marstag genannt, der rund 40 Minuten länger ist als ein Erdtag. Aus der Analyse der Beben ergibt sich, dass der Radius des flüssigen Marskerns etwa halb so groß ist, wie der des gesamten Planeten. Dass der Mars so wie die Erde einen festen inneren Kern besitzt, gilt als eher unwahrscheinlich, und wenn dann ist dieser nicht größer als 750 Kilometer. Die Marskruste hingegen ist mit 24-72 Kilometer deutlich dicker als die der Erde (10-30 Kilometer), jedoch dünner als zuvor vermutet. Doch ließen sich mit dem Seismometer nicht nur Ereignisse aus dem Marsinneren detektieren, sondern es konnten auch mehrere Meteoriteneinschläge beobachtet werden. An den berechneten Stellen konnten Satelliten aus dem Orbit tatsächlich auch neue Krater auf der Oberfläche des Mars erkennen.

Nicht ganz so glücklich verlaufen ist der Einsatz der Wärmefluss-Sonde, der sogenannte Maulwurf, die mit einem Schlagmechanismus drei Meter in den Boden eindringen sollte. Leider stellte sich heraus, dass der sandige Marsboden aus sogenanntem Regolith sich nicht so verhielt wie erwartet, so dass die Sonde sich nicht richtig eingraben konnte. Nach monatelangen Tests im Labor fand man schließlich einen Weg, mit Hilfestellung des Roboterarms die Sonde zumindest 35 Zentimeter im Boden zu versenken. So wurden zumindest einige Daten im oberflächennahen Bereich gesammelt und vielleicht noch wichtiger, wertvolle Erfahrungen und Erkenntnisse für eine künftige Bodensonde gewonnen.

Im Dezember 2022 wurde die Mission schließlich beendet, da die Solarzellen inzwischen so stark mit Staub bedeckt waren, dass zu wenig Strom produziert wurde und der Lander sich in den Schlafmodus versetzte, allerdings fast zwei Jahre später als ursprünglich geplant. Die gewonnen Daten werden die Wissenschaft noch viele weitere Jahre beschäftigen und unsere Vorstellung vom inneren Aufbau unseres Nachbarplaneten erweitern.