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Seismometer "SEIS" erfasst auch das Hämmern der Mess-Sonde HP3 © APA (AFP/Nasa)
Seismometer "SEIS" erfasst auch das Hämmern der Mess-Sonde HP3 © APA (AFP/Nasa)

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Marsbeben geben Hinweise auf das Innere des Planeten

24.02.2020

Der Mars ist seismisch aktiv. Das zeigen erste Ergebnisse der im November 2018 gelandeten NASA-Sonde "Insight". Bisher wurden insgesamt 450 Marsbeben beobachtet, die Hinweise auf das Innere des Planeten liefern. Über die ersten Ergebnisse berichteten internationale Forscher, darunter Grazer Wissenschafter, in mehreren Artikeln in den "Nature"-Journalen "Geoscience" und "Communications".

Von den bisher 450 registrierten Marsbeben wurden mittlerweile 174 ausgewertet, die sich in den ersten zehn Monaten der Mission ereignet haben. Die vielen Ereignisse würden zeigen, "dass Mars ein seismisch aktiver Planet ist, der tektonische Vorkommen vor allem in der Region Cerberus Fossae zeigt. Das passt auch gut mit optischen Beobachtungen über Verwerfungen in dieser Region zusammen", fasste Günter Kargl vom Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Graz gegenüber der APA zusammen. "In Summe ist Mars aktiver als viele erwartet haben, aber die Daten stimmen ganz gut überein mit Vorhersagen von Modellen, die während der Planung der Mission gemacht wurden", erklärte er.

Von den bisher ausgewerteten Marsbeben hatten 24 Magnituden zwischen 3 und 4, berichtet die ETH Zürich in einer Aussendung. Die Wellen dieser Beben breiten sich durch den Marsmantel aus. Die anderen 150 Ereignisse hatten vergleichsweise kleinere Magnituden, geringere Herdtiefe und Wellen mit höherer Frequenz, die sich nur in der Kruste des Planeten ausbreiteten. "Marsbeben weisen ähnliche Eigenschaften auf, wie sie bereits während der Apollo-Ära auf dem Mond beobachtet wurden. Sie dauern mit zehn bis 20 Minuten lange, da ihre Wellen aufgrund von Eigenheiten der Marskruste stark streuen", erklärte ETH-Professor Domenico Giardini, der für den Marsbebendienst verantwortlich zeichnet, in einer Aussendung der ETH.

Tektonische Spannungen vermutet

Die Wissenschafter vermuten, dass die seismische Aktivität auf dem Mars nicht nur eine Folge der Abkühlung und damit des Schrumpfens des Planeten ist, sondern auch durch tektonische Spannungen verursacht wird. Die gesamte auf dem Mars freigesetzte seismische Energie liegt zwischen derjenigen der Erde und derjenigen des Mondes.

Das Seismometer "SEIS" der Mission erfasst auch das Hämmern der Mess-Sonde HP3. Die Grazer IWF-Wissenschafter sind an der Auswertung der Daten dieses Geräts beteiligt. Sie analysieren aus den Messergebnissen die bodenmechanischen Eigenschaften. Allerdings konnte die Sonde bisher nicht so weit wie gewünscht in den Boden eindringen.

Dennoch konnten damit die physikalischen Eigenschaften der unmittelbar unter "SEIS" liegenden Bodenschichten abgebildet werden. Demnach ist "Insight" auf einer dünnen, sandigen Schicht von wenigen Metern Tiefe gelandet, die in der Mitte eines 20 Meter großen alten Einschlagkraters liegt. In größerer Tiefe sind die Eigenschaften der Marskruste den ETH-Forschern zufolge mit den kristallinen Grundgebirgen der Erde vergleichbar, sie scheint aber stärker zerklüftet zu sein.

Tieferes Vordringen in Boden schwierig

Die Forscher halten trotz der Schwierigkeiten mit dem Bohrroboter HP3 an ihrem Ziel fest, weiter als die bisher erreichten rund 30 Zentimeter in den Boden des Planeten einzudringen. "Der Boden unter 'InSight' ist unter einer dünnen zementierten Schicht deutlich lockerer als jemals vorhergesehen wurde. Es hat sich um HP3 ein Krater gebildet wo das Material seitlich und nach unten "zerbröselt. Damit ist derzeit ein tieferes Vordringen schwierig", schilderte Kargl.

Für die weitere Auswertung der Vortriebsdaten des Marsmaulwurfs HP3 sei man daher "derzeit etwas auf Standby", wie es Kargl formulierte. Das gleiche gelte auch für die Wärmeflussdaten, die sich die Grazer Wissenschafter anschauen wollen. Prinzipiell sei die Mission ja auf mindestens zwei Erdjahre ausgelegt und man sei "zuversichtlich, dass die Mission auch darüber hinaus in die Verlängerung gehen kann".

Das Zusammenspiel der bisherigen HP3-Hammerdaten, des Seismometers und der seismologischen Auswertungen habe bereits ein sehr komplexes Bild der unmittelbaren Umgebung von "Insight" ergeben. "Die Daten, die produziert werden, sind vielleicht nicht ganz so sexy, wie die immer neuen Rover-Bilder, aber es ist Hard-Core-Grundlagenforschung, die uns hilft den Planeten und Planeten im Allgemeinen besser zu verstehen", so Kargl.

Service: Zusammenfassung der ersten Ergebnisse der "InSight"-Mission: http://dx.doi.org/10.1038/s41561-020-0544-y; NASA-Mitteilung mit Hörbeispielen u.a. von Marsbeben: https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2019-195

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