Falschfarbendarstellung der Topographie der beiden Flusstäler in der Region Libya Montes
Aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und den Stereokanälen der Kamera HRSC lassen sich digitale Geländemodelle der Marsoberfläche mit einer Genauigkeit von bis zu zehn Metern pro Bildpunkt (Pixel) ableiten. In diesen farbkodierten Darstellungen lassen sich gut die absoluten Höhen über einem Bezugsniveau, dem Areoiden (vom griechischen Wort für den Mars, Ares, abgeleitet) darstellen. Blau bedeutet tiefliegend, weiß hochliegend. Norden befindet sich rechts im Bild. Die episodisch durch das Hochland fließenden Gewässer haben mehrere hundert Meter tiefe Täler in die Landschaft gegraben. Vom Ausgangspunkt der Täler am Rand eines stark verwitterten Kraters, der vermutlich von einem See gefüllt war (am linken Bildrand), bis zu den etwa 150 Kilometer weiter nördlich gelegenen Ebenen am rechten Bildrand besteht ein Höhenunterschied von etwa 3000 Metern - das sind etwa tausend Höhenmeter mehr als von den Quellen des Inn nahe St. Moritz bis zu dessen Mündung in die Donau bei Passau, jedoch bei nur etwa einem Drittel der Flusslänge: Dieser Fluss auf dem Mars hatte also im Durchschnitt ein dreimal so starkes Gefälle wie ein typischer Alpenfluss.
Blick in ein Nebental, das tief eingeschnitten und geradliniger als das Haupttal verläuft, in das dieses Tal mündet. Es ist vermutlich durch das Ausfließen eines ehemaligen Kratersees in Verbindung mit austretendem Grundwasser entstanden.
Anaglyphenbild eines Teils der Region Libya Montes
Aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal des vom DLR betriebenen Kamerasystems HRSC auf der ESA-Sonde Mars Express und einem der vier schrägblickenden Stereokanälen lassen sich sogenannte Anaglyphenbilder erzeugen. Sie ermöglichen bei der Verwendung einer Rot-Blau- oder Rot-Grün-Brille einen realistischen, dreidimensionalen Blick auf die Landschaft. Norden liegt rechts im Bild. Sehr gut zu erkennen sind die tief eingeschnittenen Abflusstäler, aber auch die Einebnung einiger Einschlagskrater durch erstarrte, dünnflüssige Lava.
Bilder der Region Libya Montes weisen darauf hin, dass flüssiges Wasser die Oberfläche geprägt hat.
In dieser Region findet man auch verschiedenartige Tonminerale, die nur unter dem Einfluss von Wasser gebildet worden sein können.
Schwerpunkt(e): Raumfahrt
Libya Montes ist eine Gebirgsregion am Marsäquator, südlich des 1225 Kilometer großen Einschlagbeckens Isidis Planitia. Das Hochland Libya Montes ist eines der ältesten Gebiete auf dem Mars und wurde in hohem Maße durch vulkanische Prozesse, Einschlagsereignisse, aber auch durch fluviatile Prozesse, also solche, die mit fließendem Wasser in Verbindung stehen, verändert. Auf den aktuellen Bildern der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betriebenen, hochauflösenden Stereokamera HRSC (High Resolution Stereo Camera) an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express erkennt man eine Vielzahl von Rinnen und dichten Talnetzwerken in dieser Region, die für Oberflächenabfluss, Grundwasseraustritt und intensive Abtragung in der Marsvergangenheit sprechen.
Fluss ist nicht gleich Fluss
Der südliche Talabschnitt (links in Bild 1) repräsentiert einen ehemaligen Nebenfluss, der am Übergang zum Flachland (im Bild 1 von Gelb zu Blau) in das Hauptflusstal mündet. Hier schwer zu erkennen, reicht der Hauptfluss, der Vorfluter, von oben (Westen) in das Bild hinein. Das Nebental ist tief eingeschnitten und verläuft eher geradlinig. Es ist vermutlich durch das Ausfließen eines ehemaligen Kratersees (großer Krater ganz links in Bild 1) in Verbindung mit austretendem Grundwasser entstanden. Im Gegensatz dazu weist der mittlere Talabschnitt zahlreiche kleine Zuflusskanäle auf. Solch ein verzweigtes Flussnetz spricht dafür, dass der mittlere Abschnitt eher durch den Abfluss von Oberflächenwasser, wahrscheinlich durch abschmelzende Schnee- und Eismassen aus den Bergen, gespeist wurde.
Im Unterlauf des ehemaligen Flusses verbreitert sich das Tal und mündet gemeinsam mit einem von Osten kommenden Tal in ein teilweise "chaotisches" Gebiet und schließlich in einen flachen Einschlagskrater (rechts in Bild 1). Hier ist der Kraterboden weitgehend mit Lava bedeckt, sodass sämtliche Spuren der Wasseraktivität überdeckt worden sind. So wie dieses sind die meisten Täler in Libya Montes durch periodisch abfließendes Oberflächenwasser gebildet und teilweise später durch austretendes Grundwasser weiter ausgeformt worden (siehe auch den Artikel "Die Hochlandregion Libya Montes" vom 27. März 2006). Diese Grundwässer wurden zum Beispiel durch vulkanisch induzierte Hitze im Untergrund mobilisiert, die große Mengen an Untergrundeis zum Schmelzen gebracht haben.
Wann floss hier Wasser?
Die Auswertungen von Einschlagskrater-Größen-Häufigkeitsverteilungen, einer Methode der Planetenforschung, um das Alter einer festen Planetenoberfläche abzuschätzen, haben ergeben, dass sich das Tal vor zirka 3,6 Milliarden Jahren in den Marsboden eingeschnitten hat. Damit ist dieses Tal so alt wie die meisten ehemaligen Flusstäler in den Hochlandregionen des Mars. Vor allem solche mit verzweigen Fußnetzen, die durch Oberflächenabfluss entstanden, datieren auf eine Zeit zwischen dem Marszeitalter des Noachium und dem Hesperium. Die linearen Flusstäler sind hingegen meist jünger, weil sich die Austritte von Grundwasser erst später in der Marsgeschichte ereigneten. Auch die Lavaablagerungen, die sich in vielen Senken der Region finden, konnten mittels der Kraterzählmethode datiert werden. Sie sind unterschiedlichen Alters (zwischen 3,8 und 1,1 Milliarden Jahre alt), was darauf hindeutet, dass sie das Ergebnis von verschiedenen vulkanischen Eruptionsereignissen sind oder auch, dass Magma infolge eines Einschlags durch die zerrüttete Marskruste in den hierbei entstandenen Krater aufgestiegen ist.
Minerale als Beweis für Wasser
Die Mineralogie in der Region Libya Montes ist äußerst vielfältig. Man findet zum Beispiel verschiedenartige Tonminerale, die nur unter dem Einfluss von Wasser gebildet worden sein können. Sie entstehen, wenn vulkanisches Gestein durch Wasser und Wärme chemisch verändert wird, also verwittert. Intensive Wärme dürfte in dieser Region vor allem durch den Einschlag produziert worden sein, der zum Entstehen des Beckens Isidis Planitia geführt hat. Nicht selten brodeln nach solch großen Einschlagsereignissen mehrere zehntausende Jahre lang sogenannte hydrothermale Prozesse in den Gesteinen in und um den Krater, bei denen bis in mehrere Kilometer Tiefe zirkulierende, heiße Gewässer chemische Elemente aus den Gesteinen lösen. Die Minerale sind also Zeugen und Folge dieser früheren Verwitterungsprozesse, die mit Wasser und Wärme in Verbindung stehen. In der Konsequenz bildeten sich aus basaltischem Gebirgsmaterial Tonminerale. Diese wurden bereits aus dem Marsorbit mit Spektrometern entdeckt.
Bildverarbeitung
Die Aufnahmen mit der HRSC (High Resolution Stereo Camera) entstanden am 21. Februar 2017 während Orbit 16647 von Mars Express. Die Bildauflösung beträgt 15 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Die Bildmitte liegt bei etwa 90 Grad östlicher Länge und 1 Grad nördlicher Breite. Die Farbaufsicht wurde aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und den Farbkanälen der HRSC erstellt, die perspektivische Schrägansicht wurde aus den Stereokanälen der HRSC berechnet. Das Anaglyphenbild, das bei Betrachtung mit einer Rot-Blau- oder Rot-Grün-Brille einen dreidimensionalen Eindruck der Landschaft vermittelt, wurde aus dem Nadirkanal und einem Stereokanal abgeleitet. Die farbkodierte Draufsicht beruht auf einem digitalen Geländemodell (DTM) der Region, von dem sich die Topographie der Landschaft ableiten lässt. Der Referenzkörper für das HRSC-DTM ist eine Marskugel. Mitarbeiter der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung der Freien Universität Berlin erstellten die hier gezeigten Ansichten. Die systematische Prozessierung der Daten erfolgte am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof.
Das HRSC-Experiment auf Mars Express
Die High Resolution Stereo Kamera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt und in Kooperation mit industriellen Partnern gebaut (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH). Das Wissenschaftsteam unter Leitung des Principal Investigators (PI) Prof. Dr. Ralf Jaumann besteht aus 50 Co-Investigatoren, die aus 34 Institutionen und 11 Nationen stammen. Die Kamera wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben.
