Spurensuche auf dem Mars
Mainzer Spektrometer soll Gestein und Boden des Roten Planeten untersuchen
Ein neues Untersuchungsgerät, das an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz entwickelt wurde, soll bei den bevorstehenden Mars-Missionen Aufschluss darüber geben, ob der Rote Planet früher Wasser in größeren Mengen aufwies oder ob es eine Dichte Atmosphäre gab - mithin Antworten auf die Frage liefern, ob auf dem Mars die grundlegenden Voraussetzungen für die Entstehung von Leben vorhanden waren. Das miniaturisierte Mössbauer-Spektrometer MIMOS II wird bei der europäischen Mars-Mission "Mars-Express" erstmalig bei einer Weltraummission eingesetzt und auch bei der folgenden NASA Mars-Rover-Doppelmission MER mit an Bord sein. Der Zeitpunkt für die Missionen ist günstig: Unser Nachbarplanet stand selten so nah zur Erde wie dieses Jahr.
"MIMOS II wird erstmals die direkte Bestimmung von Gesteins- und Bodenproben auf dem Mars ermöglichen", erklärt Dr. Göstar Klingelhöfer vom Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie. Erwartet wird, dass sich die Mars-Gesteine nicht wesentlich von denen auf der Erde unterscheiden. "Wir erwarten unter anderem Basalt, aber auch andere Gesteinsformen zu finden, wie bei uns auch. Aber wie die Gesteine genau vorkommen und in welchen Anteilen, das werden wir untersuchen", erläutert der Physiker. Die Ergebnisse werden einen Rückschluss auf die Entwicklungsgeschichte des Planeten zulassen. "Ganz wichtig ist dabei, welche Verwitterungsprodukte wir finden, welchen Sand. Denn daraus können wir ableiten, wie viel Wasser es auf dem Mars früher gegeben hat. Bekannt ist, dass der Mars heute Wasser in kleinen Mengen aufweist. Nunmehr wollen die Wissenschaftler die Frage beantworten, ob früher auch größere Wasservorkommen vorhanden waren und damit die wesentliche Grundlage für Leben auch auf dem Roten Planeten bestanden hat. "Aktuelle Bilder deuten darauf hin, dass es ausgetrocknete Seen gibt - aber das ist noch kein Beweis", so Klingelhöfer.
Das Gerät, das Aufschluss über die einstigen Wasservorkommen geben soll, wurde vom Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie unter der Leitung von Klingelhöfer, der dieses Projekt an der TU Darmstadt begann, entwickelt, gebaut und für die Missionen bereitgestellt. "MIMOS II" nutzt eine spezielle Methode der nuklearen Festkörperspektroskopie: die Mössbauer-Spektroskopie, benannt nach dem Nobelpreisträger Rudolf Ludwig Mössbauer. Das Gerät sendet mit Hilfe einer radioaktiven Quelle Gamma-Strahlen aus, die auf das Gestein treffen und reflektiert werden. Die Differenz zwischen dem ausgesandten und dem reflektierten Spektrum gibt Auskunft über die mineralogische Zusammensetzung des Gesteins beziehungsweise des Bodens. Daraus können Rückschlüsse unter anderem auf die Klimabedingungen gezogen werden, die bei der Bildung dieser Stoffe geherrscht haben: Gab es auf dem Mars einst fließendes Wasser und gab es eine dichte Atmosphäre ähnlich der auf der Erde vor Millionen von Jahren?
Das Mini-Spektrometer der Mainzer Wissenschaftler passt auf eine Handfläche - noch vor wenigen Jahren hatten vergleichbare Geräte die Größe eines Schranks. "Nachdem wir gezeigt haben, dass wir diese kleinen Geräte bauen können, kam die US-Weltraumforschung auf uns zu", erklärt Klingelhöfer. MIMOS II wiegt weniger als 500 Gramm, das Gesamtvolumen liegt unter 0,4 Liter und der Energieverbrauch beträgt etwa zwei Watt.
Bei der ersten europäischen Mars-Mission, die am 2. Juni in Kasachstan starten soll, wird MIMOS II auf dem Roboterarm des Beagle 2 Landers montiert und von diesem Arm an den ausgewählten Bodenproben in Position gebracht. Bei den beiden NASA-Missionen, die voraussichtlich am 5. beziehungsweise dem 24. Juni abheben, werden die Mainzer Geräte jeweils auf einem Mars Exploration Rover montiert und mit diesen Fahrzeugen auch an verschiedene Untersuchungsstellen gebracht. Der erste Rover soll einen großen Mars-Krater erkunden, von dem angenommen wird, dass er früher Wasser geführt hat. Der zweite Rover wird eine Gegend mit Hämatit-Ablagerungen untersuchen. Dieses Eisenoxid, das dem Mars seine rote Farbe verleiht, könnte sich nach den Vermutungen der Wissenschaftler in einem See oder Meer gebildet und abgelagert haben.
Ob es tatsächlich größere Wasservorkommen auf dem Mars gegeben hat, werden die Weltraumforscher dieses Jahr nicht mehr herausfinden. Bei einer Flugzeit von sechs bis sieben Monaten rechnet Klingelhöfer frühestens für Anfang Januar 2004 mit den ersten Daten von der europäischen Mission.
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