Die Viking-Sonden waren mit ihren Landeeinheiten ein großartiger Erfolg. Aber sie hatten einen Nachteil: Man konnte nur an der Landestelle selbst Bodenproben nehmen. Um mehr Daten zu erhalten, brauchte man so etwas wie ein „Labor auf Rädern“: ferngesteuert und ausgerüstet mit vielen Instrumenten, die auf Kommandos von der Erde einen weiteren Umkreis untersuchen konnten. Kurz: Man musste ein robotisches Fahrzeug, einen „Rover“ zum Mars schicken. Am 4. Juli 1997 war es soweit: Die amerikanische Pathfinder-Sonde setzte den kleinen Rover Sojourner ab – das erste Fahrzeug auf dem Mars. Es war klein wie ein Schuhkarton, hatte ein Spektrometer (das ist ein Instrument, mit dem man zum Beispiel die chemischen Elemente bestimmen kann, die im Mars-Boden vorkommen) und eine Kamera an Bord und lieferte Informationen zur Zusammensetzung des Gesteins aus dem Umkreis der Landestelle sowie zahlreiche Fotos.
360-Grad-Panorama
Ein aus vielen Einzelbildern zusammengesetztes 360-Grad-Panorama – aufgenommen von Spirit. Rechts im Hintergrund sieht man die Spuren des Rovers. Im Vordergrund sind – wegen der Weitwinkel-Aufnahmetechnik stark verzerrt – die Solarzellen zu sehen, die den Rover mit Strom versorgten. Im Laufe der Zeit wurden sie immer mal wieder von Sand bedeckt, dann aber durch Wind wieder „gesäubert“.
Credit:
NASA/JPL-Caltech/Cornell University
2004 folgten – schon viel größer und besser ausgerüstet – die NASA-Rover Spirit und Opportunity, die von Fallschirmen abgebremst und mittels Airbags abgefedert an unterschiedlichen Orten aufsetzten (sie waren beide viel leichter als Perseverance und konnten deshalb auf diese Art landen). Diese beiden baugleichen Rover waren wahre Wunderwerke der Technik: Eigentlich nur für einige Monate „Lebensdauer“ ausgelegt, arbeitete Spirit sechs Jahre lang, bis er sich im Jahr 2010 in einer Düne festfuhr. Und Opportunity arbeitete sogar bis zum Juni 2018, als ein gewaltiger Staubsturm tobte und dabei der Funkkontakt endete. Bis dahin hatte Opportunity 45 Kilometer – mehr als ein Marathonläufer – zurückgelegt und mit seinem „Zwilling“ eine Fülle von Daten und Bildern zur Erde gefunkt.
Spirit und Opportunity hatten keine Instrumente zum direkten Nachweis von Leben an Bord, sondern sollten vielmehr untersuchen, ob es rund um die Landestellen einmal lebensfreundliche Bedingungen gegeben hat. Dabei galt die Spirit-Landestelle – der 166 Kilometer große Krater Gusev – eigentlich als vielversprechender Kandidat: Man nahm an, dass hier früher ein See existiert hat. Aber vor Ort war das zunächst nicht mehr so klar: Die meisten der untersuchten Gesteine waren vulkanischen Ursprungs und hatten keine Ähnlichkeiten mit Sedimenten, wie sie typischerweise in einem See abgelagert werden. Allerdings fand Spirit dann doch Hinweise, dass diese Basaltgesteine früher in Kontakt mit heißen Quellen standen – es also zumindest eine Zeit lang Wasser im Krater gegeben haben muss. An der Landestelle von Opportunity deuteten die Daten der Messinstrumente von Anfang an darauf hin, dass es hier einmal Wasser gab. Denn es wurden verschiedene Salze entdeckt, die sich nur in Wasser bilden. Spektakulär war die Entdeckung von kleinen „Kügelchen“ aus dem Eisenoxyd Hämatit, die auf der Erde in warmem Wasser (eingebettet in See-Sedimenten) entstehen.
„Blaubeeren“ auf dem Mars
So nannten die Wissenschaftler diese Kügelchen aus Eisenoxid, die der Opportunity-Rover auf der Oberfläche fand und die sich nur unter dem Einfluss von Wasser bilden (das Mineral heißt Hämatit). Links ein Falschfarbenbild: Dabei wurden die Farben in der Bildverarbeitung so gewählt, dass man die „Kügelchen“ besonders gut erkennen kann (hier gelb eingefärbt). Rechts eine Nahaufnahme (die Kugel misst ca. 2 Millimeter).
Credit:
NASA/JPL/Cornell/US Geological Survey
Ein „Selfie“ auf dem Mars?
Auf den ersten Blick wundert man sich, wer dieses Foto von Curiosity gemacht hat. Die Antwort: der Rover selbst! Dazu hat er mit der Kamera, die sich an einem seiner Robotik-Arme befindet, viele Einzelbilder aufgenommen, die dann nachträglich zu dieser Aufnahme kombiniert wurden.
Credit:
NASA/JPL-Caltech/MSSS
Am 6. August 2012 kam schließlich ein technisch und wissenschaftlich noch viel anspruchsvollerer Mars-Rover hinzu: Curiosity. Groß wie ein Auto, mit noch leistungsstärkeren Instrumenten ausgerüstet als seine Vorgänger – und mit einer Masse von fast einer Tonne! Schon für dieses Schwergewicht hatte die NASA zusätzlich den Himmelskran entwickelt, der auch bei Perseverance zum Einsatz kam. Nach einem siebenminütigen „Höllenflug“ durch die Atmosphäre mit glühendem Hitzeschild und mehreren Fallschirmen zündete der Kran die Bremsraketen und setzte den Rover schließlich genau im richtigen Moment auf der Oberfläche ab. Seitdem untersucht Curiosity die weitere Umgebung seines Landeorts, der gezielt ausgewählt wurde. Es handelt sich um den Gale-Krater – einen 150 Kilometer großen Krater, der vor über 3 Milliarden Jahren durch einen Einschlag entstand. Das an sich wäre auf dem Mars – wie auf anderen Himmelskörpern – nicht außergewöhnlich, denn Einschlagskrater gibt es massenweise. In der Mitte des Kraters erhebt sich aber ein über 5 Kilometer hoher Berg namens Aeolis Mons – und an seinen Hängen hat sich jede Menge Sand, Gestein und Geröll abgelagert. Die einzelnen Schichten sind dort nach und nach entstanden – Schicht für Schicht über viele Millionen Jahre: wie ein Archiv der Entwicklungsgeschichte des Mars.
So sieht Sedimentgestein auf dem Mars aus.
Es besteht aus vielen Schichten, die übereinander gelagert sind.
Credit:
NASA / JPL-Caltech / Malin Space Science Systems
An der Landestelle konnte Curiosity rasch den Nachweis erbringen, dass es im Gale-Krater einst Wasser gab. Überall fanden sich geschichtete Sedimente. Das ist Gestein, das sich in Schichten allmählich ablagert – und zwar vor allem durch Wasser. Stell dir einfach einen Fluss vor, der mit dem Wasser auch immer etwas Sand in einen See spült. Die Sandschichten lagern sich auf dem Grund des Sees übereinander ab – das Ganze hat was von einem Sandwich mit mehreren Schichten. Die chemischen Analysen des Rovers, der ja auch viele Instrumente an Bord hat, zeigten sogar, dass die sechs wichtigsten Elemente, die das Leben auf der Erde benötigt, einst hier vorhanden waren: Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Schwefel, Phosphor und vor allem Kohlenstoff. Damit könnten sich Kohlenwasserstoffe gebildet haben, also die „Grundbausteine“ für Leben. Und mehr noch: Das Wasser hatte Trinkwasserqualität. Aber auch Curiosity hat kein Labor an Bord, das Leben direkt aufspüren könnte. Und hier kommt Perseverance ins Spiel.
Ein Mosaik aus Einzelbildern von Curiosity
Der Rover befindet sich auf dem Boden des riesigen Kraters, aus dem (im Hintergrund) der Berg Aeolis Mons aufragt.
Credit:
NASA/JPL/MSSS; processing and mosaic: Olivier de Goursac (2013).
Am 18. Februar 2021 landete der neue Rover auf dem Mars, genauer im Jezero-Krater (über 3.000 Kilometer von der Curiosity-Landestelle entfernt). Auch dieser Krater wurde gezielt ausgesucht. Denn man landet ja nicht einfach irgendwo auf dem Mars, sondern überlegt vorher ganz genau, welche Orte am interessantesten sind. Und vom Jezero-Krater wusste man aus Daten von Raumsonden, die den Mars umkreisen, dass er vor Milliarden Jahren von einem See bedeckt gewesen sein muss (das erkennt man an der Zusammensetzung des Bodens, die Raumsonden auch aus der Entfernung erkennen können). Der Perseverance-Rover verfügt über viele wissenschaftliche Instrumente und über mehr als 20 Bordkameras. Und er hat sogar eine kleine Drohne dabei, die mehrmals zu kurzen Erkundungsflügen aufsteigen soll. Du siehst sie auf dem Bild ganz oben in einer künstlerischen Darstellung. Damit der Mini-Heli in der dünnen Mars-Atmosphäre überhaupt abheben und fliegen kann, ist er extrem leicht gebaut – und seine Rotorblätter drehen sich mit enormer Geschwindigkeit.
