Vom Winde gefräst – Die Formation Medusae Fossae auf dem Mars
23. Februar 2022 | Mission Mars Express
Vom Winde gefräst – Die Formation Medusae Fossae auf dem Mars
Vom Wind gestaltete Landschaft bei Eumenides Dorsum
Seit Januar 2004 kartiert das vom DLR-Institut für Planetenforschung betriebene Kamerasystem HRSC (High Resolution Stereo Camera) auf der ESA-Raumsonde Mars Express den Mars in hoher Auflösung, in Farbe und in „3D“. In Aufnahmen, die am 14. Mai 2021 während des Orbits 21.948 aufgezeichnet wurden und eine Bildauflösung von etwa 19 Metern pro Bildpunkt (Pixel) haben, erkennt man eine Landschaft, die von langanhaltender Winderosion geprägt ist. In der Bildmitte sieht man viele parallel verlaufende Rücken und Furchen, sogenannte Jardangs und Windgassen, und auf der Fläche rechts im Bild befinden sich zahlreiche sogenannte „Blowouts“. Norden ist rechts im Bild. Die Größe des Bildausschnitts beträgt etwa 180 mal 80 Kilometer.
Perspektivischer Bick auf eine Landschaft bei Eumenides Dorsum
Mit den aus den Stereo-Bildkanälen des Kamerasystems HRSC auf der ESA-Raumsonde Mars Express erzeugten digitalen Geländemodellen lassen sich perspektivische Ansichten der Marslandschaft erzeugen. Dieses Bild zeigt den Blick auf eine Landschaft in der Nähe der Bergkette Eumenides Dorsum, die zur sogenannten Medusae-Fossae-Formation gehört. Hier hat der Wind lange Zeit auf eine leicht erodierbare Oberfläche eingewirkt. So sind „Jardangs“ und Windgassen – vom Wind „herauspräparierte“ Rücken und Furchen – sowie „Blowouts“ – Vertiefungen mit einer anstehenden, sichelförmigen Sandanhäufung – entstanden, die Rückschlüsse auf die vorherrschende Windrichtung gestatten.
Aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal des vom DLR betriebenen Kamerasystems HRSC auf der ESA-Sonde Mars Express und einem der vier schräg blickenden Stereokanälen lassen sich sogenannte Anaglyphenbilder erzeugen. Sie ermöglichen bei der Verwendung einer Rot-Blau- oder Rot-Grün-Brille eine dreidimensionale Ansicht der Landschaft. Norden liegt im Bild rechts. Dabei tritt die Topographie der stark vom Wind geprägten Landschaft deutlich hervor. Im Norden, rechts im Bild, erkennt man zahlreiche „Blowouts“. Das sind rundliche Vertiefungen mit einer sich darum gebildeten, sichelförmigen Sandanhäufung. Die linke Bildhälfte ist geprägt von vielen parallel verlaufenden Furchen, die vom Wind wie mit einer Art Sandstrahlgebläse „herauspräpariert“ wurden.
Bilder der DLR-Marskamera zeigen eine Landschaft um die Bergkette Eumenides Dorsum in der Region Medusae Fossae, die stark vom Wind geprägt ist. Der Wind ist seit zwei Milliarden Jahren die bedeutendste Kraft bei der Umgestaltung der Oberfläche des Roten Planeten.
Seit 19 Jahren kartiert die vom DLR entwickelte Stereokamera HRSC an Bord der ESA-Mission Mars Express den Mars in hoher Auflösung, Farbe und in „3D“
Schwerpunkte: Raumfahrt, Exploration des Sonnensystems, Mars
Diese Bilder der Marskamera HRSC zeigen eine Landschaft, die durch intensive Winderosion geschaffen wurde. Sie befindet sich an der Bergkette Eumenides Dorsum. Dabei handelt es sich um einen in Nord-Südrichtung verlaufenden Höhenzug auf dem Mars. Hier sind eindrucksvolle Beispiele für die erosive Wirkung des Windes auf dem Mars zu sehen, der seit zwei Milliarden Jahren als bedeutendste Kraft bei der Umgestaltung der Oberfläche des Roten Planeten fungiert.
Die High Resolution Stereo Camera (HRSC) wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt und wird am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Seit 2004 kartiert sie an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express den Mars in hoher Auflösung, dreidimensional und in Farbe. Ihre Daten sind eine wichtige Ressource für die gegenwärtige und zukünftige Marsforschung. Die bereits im Missionsverlauf gewonnenen Erkenntnisse haben unser Bild von der geologischen Entwicklung des Roten Planeten massiv verändert.
Die Gräben der Medusa am „Rücken“ der Rachegöttinnen
Die Bergekette der Eumenides Dorsum ist nach den Rachegöttinnen der griechischen Mythologie benannt, den Furien. Sie ist Teil der sogenannten Medusae-Fossae-Formation (MFF). Diese erstreckt sich über 5.000 Kilometer zwischen den vulkanischen Zentren um Tharsis und Elysium entlang der Hochland-Tiefland-Grenze (Dichotomiegrenze) und hat eine Fläche, deren Größe vergleichbar mit Indien ist. Das Wort Fossae, Lateinisch für Gräben, zeigt an, dass hier auch tektonische Prozesse bei der Gestaltung der Landschaft eine Rolle spielten. Die starre Kruste wurde durch aufsteigende Magmablasen gedehnt. Dabei brach sie auf und es entstanden zahlreiche tektonische Gräben.
Die MFF scheint aus leicht erodierbarem Material zu bestehen. Dabei handelt sich wahrscheinlich um sogenannte pyroklastische Ablagerungen, die von den Vulkanen der Tharsis-Region oder von Olympus Mons vor etwa 3,8 bis 3 Milliarden Jahren (in der Hesperischen Periode) stammen. Diese Ablagerungen entstehen, wenn von Vulkanen ausgestoßene, glühend heiße Gesteinsfetzen in einem Gemisch aus heißen Gasen und Asche zu mehr oder weniger stark verfestigtem Gestein wie Tuff- oder Bimsstein zusammengeschweißt werden. Die Konsistenz dieser vulkanischen Ablagerungen ist aber nicht sehr fest, sodass sie mit dieser Beschaffenheit relativ leicht von der Erosion angegriffen werden können.
Jardangs und Blowouts – Zeugnisse langanhaltender Winderosion
Im Allgemeinen erscheint die Oberflächenbeschaffenheit der Formation in diesem etwa 180 mal 80 Kilometer großen Gebiet glatt und sanft gewellt, wie im oberen linken Teil der Bilder 1, 5 und 6 zu sehen ist. In andere Regionen hat der Wind teils kilometerlange, parallel verlaufende, schmale Rücken und Furchen geformt. Die schmalen Rücken werden Jardangs genannt und wurden von den Sandkörnern, die der Wind mit sich führt, wie mit einem Sandstrahlgebläse aus dem Gestein „gefräst“. Wehen die Winde über einen längeren Zeitraum in die gleiche Richtung, können sich außerdem die langgestreckten Furchen bilden, sogenannte Windgassen, in denen der Wind wie durch Düsen beschleunigt wird und die den Erosionsprozess letztlich verstärken. Jardangs sind als kleine, stromlinienförmige Rücken in der oberen Bildmitte und im unteren linken Teil der Bilder 1, 5 und 6 gut sichtbar. Diese Strukturen haben große Ähnlichkeit mit Wüstenstrukturen in Zentralasien, wo sie in der Wüste Lop Nor von dem schwedischen Forscher Sven Hedin 1902 nach seiner Expedition zum ersten Mal beschrieben wurden. Das uigurische Wort für diese „Windhöcker“ ist dabei in die Fachterminologie eingegangen.
Rechts unten in den Draufsichten (Bilder 1, 5, 6) sind Dutzende sichelförmige Rücken zu sehen, in deren jeweiliger Mitte sich eine Vertiefung befindet. Diese Hohlräume sind anscheinend vom Wind ausgeschürft und werden „Blowouts“ (Ausbrüche) genannt. Ein Blowout ist eine untertassen- oder muldenförmige Vertiefung, die durch Winderosion auf einer bereits vorhandenen Sandablagerung entstanden ist und zusammen mit einer angrenzenden Sandanhäufung, die als Ablagerungskeule oder Blowout-Düne bezeichnet wird, gebildet wird. Ihr Entstehungsprozess ist relativ einfach: Der Wind transportiert Sand und erodiert damit die weiche Oberfläche. Wenn dieser auf ein vergrabenes Objekt trifft, wie zum Beispiel auf einen Felsen oder einfach nur eine etwas widerstandsfähige Sedimentablagerung, ist der Wind gezwungen, um diese herum zu wehen. So entsteht ein Wirbel an der Stirnseite des Hindernisses. Der Wind wird dann nach unten, um das Hindernis herum und dann wieder nach oben getrieben, wodurch eine Vertiefung entsteht, während der Sand von der Basis des Hindernisses angehoben und hinter dem Hindernis abgelagert wird.
Nur wenige Krater sind in dieser Gegend zu finden. Das ist ein Hinweis darauf, dass die Winderosion der jüngste Erosionsprozess nach der Ablagerung von MFF war, der hier auf die Oberfläche eingewirkt hat. Im oberen rechten Bereich der Bilder 1, 5 und 6 sind einige Einschlagskrater zu sehen, die die darunter liegenden älteren Gesteine erkennen lassen, die von der MFF überdeckt wurden. Man geht davon aus, dass die MFF die größte Sedimentablagerung auf dem Planeten und auch die größte einzelne Staubquelle auf dem Mars ist.
Bildverarbeitung
Die Aufnahmen mit der HRSC (High Resolution Stereo Camera) entstanden am 14. Mai 2021 während der Orbits 21.948 von Mars Express. Die Bildauflösung beträgt etwa 19 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Die Bildmitte liegt bei etwa 192 Grad östlicher Länge und 2 Grad nördlicher Breite. Die Farbaufsicht wurde aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und den Farbkanälen der HRSC erstellt, die perspektivischen Schrägansichten wurden aus den Geländemodell-Daten, den Nadir- und Farbkanälen der HRSC berechnet. Die in Regenbogenfarben kodierte Aufsicht 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 Äquipotentialfläche des Mars (Areoid).
Die systematische Prozessierung der Kameradaten erfolgte am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof. Mitarbeiter der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung der Freien Universität Berlin erstellten daraus die hier gezeigten Bildprodukte.
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 (Airbus, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH). Das Wissenschaftsteam unter Leitung des Principal Investigators (PI) Dr. Thomas Roatsch besteht aus 50 Co-Investigatoren, die aus 34 Institutionen und 11 Nationen stammen.
