Landestelle für ExoMars 2018 vorgeschlagen

Die Mission umfasst das Entsenden eines Rovers und das Installieren einer Plattform auf der Marsoberfläche. ExoMars 2018 ist die zweite Mission des ExoMars-Programms der ESA und der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos. Der Start soll im Mai 2018 stattfinden, die Landung auf dem Roten Planeten im Januar 2019.

Bereits im März 2016 werden ein Orbiter zur Spurengasuntersuchung (Trace Gas Orbiter) sowie der Schiaparelli-Landedemonstrator EDM (Entry, Descent and Landing Demonstrator Module) auf ihre Reise geschickt. Etwa um diese Zeit im Jahr 2016 sollen sie den Mars erreichen.

Schiaparelli wird auf der Hochebene Meridiani Planum landen. Der Orbiter soll die Marsatmosphäre untersuchen und als Verbindungsstelle für die zweite Mission genutzt werden.

Die Suche nach einem geeigneten Landeplatz für die zweite Mission begann im Dezember 2013. Damals wurden Wissenschaftler dazu aufgefordert, geeignete Kandidaten vorzuschlagen. Im Oktober 2014 empfahl die Landing Site Selection Working Group (LSSWG) vier Landestellen. Diese wurden im vergangenen Jahr hinsichtlich Einschränkungen bei Anflug und Landung analysiert. Eine weitere entscheidende Frage war, welcher Ort die bestmöglichen wissenschaftlichen Ergebnisse für die Mission liefern kann.

Die Hauptaufgabe des Rovers ist es, Hinweise zur Beantwortung der Frage zu finden, ob es auf dem Mars Leben gibt oder gab. Dafür wird er ein Gebiet mit urzeitlichen Felsen untersuchen, in dem einst reichlich flüssiges Wasser vorhanden war. Der Rover ist mit einem Bohrer ausgestattet, der Proben aus einer Tiefe bis zu 2 Metern unter der Oberfläche entnehmen kann. Solche Proben sind von entscheidender Bedeutung für die Forschung, da die derzeitige Marsoberfläche wegen der extremen Sonnen- und kosmischen Strahlung eine feindliche Umgebung für lebende Organismen darstellt. Die Erforschung des Untergrunds bietet größere Chancen, konservierte Hinweise aufzuspüren.

Rover wird urzeitliche Felsen auf Spuren von Leben untersuchen

Wissenschaftler gehen davon aus, dass es durchaus primitives Leben auf dem Mars gegeben haben könnte – vor mehr als 3,6 Milliarden Jahren, als die Oberflächenumgebung des Planeten noch feuchter war. Am besten kann man diesen wichtigen Abschnitt der Marsgeschichte also verstehen, indem man unterirdische oder jüngst freigelegte Sedimentablagerungen untersucht.

An jeder der vier untersuchten potenziellen Landestellen, Aram Dorsum, Hypanis Vallis, Mawrth Vallis und Oxia Planum, gibt es Hinweise auf vergangene Wasservorkommen. Damit sind sie wahrscheinlich repräsentativ für die frühzeitlichen Entwicklungen des gesamten Roten Planeten.

Alle Stellen weisen wissenschaftlich interessante Gebiete auf, entweder direkt am Landeplatz oder in einem Umkreis von einem Kilometer. Zahlreiche Ziele liegen entlang einer zwei Kilometer langen Traverse, was der Strecke entspricht, die der Rover während der 218 Marstage (jeweils 24 Stunden und 37 Minuten) dauernden Mission zurücklegen soll. 

Bei der Bewertung der Landestellen war auch überaus wichtig, dass das Landemodul sicher in die Atmosphäre eintreten, absinken und landen kann. So muss ein geeigneter Landeplatz relativ niedrig liegen, damit dem Modul nach Eintritt in die Atmosphäre genügend Zeit für wichtige technische Operationen bleibt, etwa für das Öffnen des Fallschirms und für das Abbremsen. Ebenso müssen die für den Landeanflug erwarteten horizontalen und vertikalen Windgeschwindigkeiten berücksichtigt werden, da das Landemodul den Planeten am Ende der Staubsturmsaison 2019 erreichen wird.

Auch Kenntnisse darüber, in welchem Umfang das Gelände abfällt, sind wichtig, da der Lander einen Radar nutzt, um Tempo und Höhe zu überwachen. Abhänge können den Gewissheitsgrad bezüglich der gemessenen Entfernung zum Boden beeinflussen, was wiederum Auswirkungen auf Treibstoffverbrauch und die Landung selbst hat.

Steile Abhänge und Felsbrocken höher als 35 Zentimeter (soviel beträgt die Bodenfreiheit des Landemoduls) müssen vermieden werden. Der Rover wird aber in der Lage sein, um Hindernisse herumzunavigieren.

Nach Berücksichtigung all dieser Voraussetzungen sowie der jeweiligen wissenschaftlichen Gegebenheiten der Landeplätze hat die Landing Site Selection Working Group die Region Oxia Planum empfohlen. Für die Mission im Jahr 2018 soll nun hauptsächlich diese Landestelle weiter ausgewertet werden.

Eine weitere Empfehlung besagt, dass Oxia Planum ebenfalls eine der zwei möglichen Backup-Landestellen sein soll für den Fall, dass die Mission erst 2020 starten kann. Der zweite Platz soll in einer der beiden Regionen Aram Dorsum oder Mawrth Vallis liegen.

Oxia Planum: Eine von zwei möglichen Backup-Landestellen 

„Unsere bisherigen Auswertungen zeigen, dass Oxia Planum sowohl unseren strengen technischen Anforderungen zu genügen als auch einige sehr interessante Forschungsmöglichkeiten zu bieten scheint, darunter Stellen mit hervorragend konservierten Biosignaturen“, sagt ESA-Projektwissenschaftler Jorge Vago.

Oxia Planum zeichnet sich durch eine der größten freiliegenden Gesteinsstrukturen des Roten Planeten aus. Die Steine sind über 3,9 Milliarden Jahre alt und weisen einen hohen Lehmanteil auf, der darauf hindeutet, dass es dort einst Wasser gegeben haben könnte.

Das Areal befindet sich inmitten weiter Talsysteme. Die freiliegenden Felsen bestehen aus unterschiedlichen Zusammensetzungen, was auf eine Vielzahl unterschiedlicher Sedimentablagerungen und verschieden feuchter Umgebungen hinweist. Vulkanische Aktivität könnte frühe Lehmschichten und andere wasserhaltige Ablagerungen bedeckt und so Biosignaturen eingeschlossen und vor der extremen Solar- und komischen Strahlung geschützt haben. Erosion hat diese Biosignaturen dann erst vor wenigen Hundert Millionen Jahren freigelegt.

„Bei vergangenen Missionen stützte sich die Auswahl eines Landeplatzes vor allem auf die Morphologie der jeweiligen Gebiete. Heute können wir die Mineralogie der verschiedenen Stellen viel besser verstehen“, erklärt Jorge Vago. „Das verbessert unsere Ausgangsposition entscheidend. Wir sind nun in der Lage, den Landeplatz mit dem ältesten unberührten Material auszuwählen. Dieses Material zeigt uns nicht nur auf, wie es früher auf dem Mars ausgesehen hat, sondern lässt auch Rückschlüsse auf die Prozesse zu, die über den gesamten Planeten hinweg stattfinden. Angesichts der herausragenden Qualitäten aller Kandidaten-Landeplätze war die Entscheidung heute nicht leicht. Auf dem Weg zum Start dieser aufregenden Mission freuen wir uns jetzt auf den nächsten Analyseschritt. Unser Rover wird zum allerersten Mal Material unter der Marsoberfläche nach molekularen Biosignaturen absuchen wird.“

Den endgültigen Landeplatz werden ESA und Roskosmos voraussichtlich sechs Monate vor dem Start der Raumsonde auswählen.

Hinweise für Redakteure:

Hier finden Sie detaillierte Beschreibungen der vier Landeplatz-Kandidaten:
Aram Dorsum
Hypanis Vallis
Mawrth Vallis
Oxia Planum

Weitere Informationen über die Landing Site Selection Working Group gibt es hier.