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Nasa: Erstes Marsbeben nachgewiesen

Die Sonde Mars Insight hat erstmals ein Beben auf einem anderen Planeten nachgewiesen. Wo das Beben stattfand, können die Forscher allerdings nicht sagen.

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Das SEIS-Instrument hat erstmals ein Beben auf dem Mars sicher nachgewiesen.
Das SEIS-Instrument hat erstmals ein Beben auf dem Mars sicher nachgewiesen. (Bild: Nasa)

Am 26. November 2018 landete Mars Insight, eine Sonde zur Untersuchung des Marsinneren, auf dem Roten Planeten. Ihre wichtigsten Instrumente sind dabei die Seismometer des SEIS-Experiments. Wie die beteiligten Raumfahrtagenturen aus den USA, Frankreich und Großbritannien melden, hat das Instrument erstmals ein schwaches Beben eindeutig nachgewiesen.

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Die Messungen begannen bereits im Februar, als das Instrument auf der Marsoberfläche abgesetzt und mit einer aerodynamischen Glocke überdeckt wurde, die das empfindliche Instrument vor dem Wind auf dem Mars schützen soll. Schon am 14. März gab ein schwaches Signal, das aber nicht sicher als Beben identifiziert werden konnte. Das nun gemessene Beben soll am 6. April irgendwo auf dem Mars oder in dessen Inneren stattgefunden haben. Die seismischen Wellen waren zu schwach, um den genauen Ursprung der Erschütterung festzustellen.

Anders als das mögliche Beben vom 14. März und zwei weitere schwache Signale vom 10. und 11. April konnte das stärkere Beben auch von den weniger empfindlichen SP-Seismometern detektiert werden. Dabei handelt es sich um etwa 1 Gramm schwere Siliziumgeräte, die ähnlich wie Beschleunigungssensoren in Smartphones funktionieren, wenn auch mit deutlich höherer Empfindlichkeit.

Die 190 Gramm schweren VBB-Seismometer sind etwa 1.000-mal so empfindlich. Sie können Beschleunigungen von nur einem Nanometer pro Sekunde im Quadrat messen. Dazu nutzen sie schwere Pendelstäbe, deren Auslenkung kapazititv gemessen wird. Die SP-Seismometer wurden in Großbritannien für umgerechnet 4,6 Millionen Euro entwickelt und dienen vor allem als Backup. Aber ihr Messbereich deckt mit 0,1 bis 50 Hertz auch etwas höhere Frequenzen ab. Die VBB-Seismometer messen 0,1 bis 10 Hertz in horizontaler Richtung und 0,01 bis 10 Hertz vertikal.

Da SEIS das einzige Seismometer auf dem Mars ist, können Beben nicht einfach durch Triangulation vermessen werden. Dafür würde ein Netzwerk aus drei entfernt voneinander stehenden Stationen benötigt. Das Wissenschaftsmagazin Science weist auf ähnliche Probleme hin, die es bereits bei der Auswertung der Daten von Mondbeben mit einem einzigen Seismometer von Apollo 11 gab. Erst nachdem die Mission Apollo 15 ein Netzwerk aus drei Seismometern installierte, konnten Beben klar einem Ursprung im Mondinneren zugeordnet werden.

Indirekte Messungen erfordern starke Beben

Die VBB-Sensoren sollen es dennoch ermöglichen, ein Beben zu orten. Dazu müssen mehrere Arten von Wellen vermessen werden: sowohl solche, die sich entlang der Marsoberfläche bewegen, als auch solche, die sich im Marsinneren fortpflanzen. Der Ursprungsort kann dann durch Annahmen über die Geschwindigkeit der Wellen im Marsgestein, der Schwingungsebene der Wellen und deren unterschiedliche Ankunftszeiten geschätzt werden.

Diese indirekte Messung erfordert allerdings trotz der sehr hohen Empfindlichkeit der VBB-Seismometer noch viel stärkere Beben als das vom 6. April. Mit drei Stationen hätten dagegen schon die viel weniger empfindlichen SP-Seismometer das Epizentrum problemlos lokalisieren können.

Die Messungen von SEIS sind in den letzten Wochen allerdings immer besser geworden. Der Boden, auf dem das Instrument abgesetzt wurde, musste sich erst setzen. Im Lauf der Zeit wird dadurch die Verbindung zum Boden immer besser und auch das Hintergrundrauschen durch den Wind und andere Einflüsse nimmt ab. Die Forscher schätzen, dass langfristig etwa ein Erdbeben pro Monat mit einer ähnlichen Stärke wie das Beben vom 6. April registriert werden wird.

Während der geplanten Einsatzzeit von zwei Jahren hoffen die Forscher auch auf einige stärkere Beben, die eine Ortung des Epizentrums und die Vermessung des Marsinneren möglich machen würden. Auch ohne ein passendes Marsbeben sollte es durch die dauerhafte Messung möglich sein, die Eigenschwingungen des gesamten Planeten zu vermessen, die ebenfalls einige Anhaltspunkte zum inneren Aufbau liefern.

Mars Insight ist die teuerste Sonde ihrer Bauart

Seit den Viking-Sonden der 1970er Jahre wurde kein Seismometer mehr auf dem Mars abgesetzt. Damals waren die Seismometer in den Landebeinen der Sonden untergebracht. Aber die Messungen scheiterten daran, dass der Wind auf dem Mars die Instrumente zu sehr erschütterte, weshalb das Seismometer diesmal abseits der Landesonde abgesetzt wurde.

Mars Insight ist mit einem Budget von über 800 Millionen US-Dollar die teuerste Landesonde ihrer Bauart. Allein ein Defekt am SEIS Instrument führte zu zusätzlichen Kosten von 150 Millionen US-Dollar und einer Verzögerung von zwei Jahren. Die Vorgänger Mars Polar Lander und Phoenix nutzten die gleiche Plattform und kosteten jeweils 193 Millionen und 386 Millionen US-Dollar. Beim Start der Sonde wurde weniger als ein Drittel der möglichen Nutzlast einer Atlas-V-Rakete ausgenutzt.



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ML82 24. Apr 2019 / Themenstart

wir kommen da sowieso nicht hin, wollen wir auch gar nicht, sonst wären wir längst dort...

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