Nasa-Mission Insight: Meteoriteneinschläge auf dem Mars in Bild und Ton
Wenn Himmelskörper auf einen Planeten treffen, kann das spektakuläre Spuren erzeugen. Hat der Planet eine Atmosphäre, verglühen kleinere Himmelskörper meist komplett. Dabei erzeugen sie eine atmosphärische Stoßwelle und eine prächtige Leuchtspur. Schlägt ein Meteorit jedoch bis auf die Oberfläche durch, kann ein Krater entstehen, dessen Gestalt einige Rückschlüsse auf den Ursprungskörper erlaubt. Nun ist es erstmals gelungen(öffnet im neuen Fenster) , auf einem fremden Planeten sowohl die seismischen Erschütterungen durch den Einschlag aufzuzeichnen als auch den neu entstandenen Krater auf Bildern zu identifizieren.
Der Mars-Lander Insight mit seinen hochempfindlichen Seismometern konnte gleich mehrere Einschläge registrieren und Hinweise darauf geben, in welcher Richtung und Entfernung diese stattgefunden haben. Auf hochaufgelösten Aufnahmen des Mars Reconnaissance Orbiter fanden sich dann tatsächlich neue Krater, die auf früheren Aufnahmen nicht zu sehen waren.
Sogar auf der Erde ist es schwierig, seismische Daten vom Aufprall, akustische Messungen vom Weg durch die Atmosphäre und Bilder von Meteoritenkratern zu kombinieren. Auf einem anderen Himmelskörper war dies noch nie geglückt. Außerdem ist die Oberfläche von Mond und Mars - den beiden am besten untersuchten Himmelskörpern im Sonnensystem - von zahllosen Kratern übersäht, was eine Analyse zusätzlich erschwert.
Die besondere Feinfühligkeit des Mars-Landers Insight der Nasa(öffnet im neuen Fenster) hat die neue Entdeckung nun möglich gemacht. Das eigentliche Ziel seiner Mission ist die Untersuchung von Marsbeben, von denen er schon über 1.000 nachgewiesen hat. Seine Seismometer belauschen den Marsboden, während seine Drucksensoren atmosphärische Schwingungen aufspüren. Beide Arten von Erschütterungen können aber auch durch Meteoriten hervorgerufen werden.
Im Zeitraum zwischen Mai 2020 und September 2021 hat Insight gleich vier kleinere Ereignisse aufzeichnen können, deren Ursprung nicht Marsbeben waren, sondern die offensichtlich von Treffern aus dem All herrührten. Und im Dezember 2021 fand sich sogar ein besonders dicker Brocken.
Zur Identifikation der Ereignisse vergleichen die Wissenschaftler die Ankunftszeiten der atmosphärischen Druckwellen und der seismischen Wellen im Untergrund. Treffen beide innerhalb eines kurzen Zeitfensters ein, liegt ein Meteoritentreffer nahe.
Zwischen 10 und 40 Kilo schwere Meteoriten
Nun breiten sich akustische Signale(öffnet im neuen Fenster) in der dünnen Marsatmosphäre und seismische Wellen im Gestein unterschiedlich schnell aus. Teilweise explodierten die Meteoriten auch schon in der Luft. Anhand der Richtung und Laufzeitunterschiede der Signale konnten die Forscher dann den ungefähren Auftreffpunkt der Meteoriten angeben. Die ersten vier, kleineren Ereignisse lagen in einem Abstand von rund 80 bis knapp 300 Kilometern vom Lander entfernt.
Diese Daten gaben die Forscher weiter an die Experten vom Mars Reconnaissance Orbiter - eine Raumsonde, die den Mars bereits seit 2006 umkreist und mit ihrer hochauflösenden Kamera seitdem Bilder von der Oberfläche des Roten Planeten schießt. Auf diesen Aufnahmen ließen sich tatsächlich die Krater identifizieren, die die vier Meteoriten geschlagen hatten. Einer der Krater war sogar bereits auf Bildern aufgefallen. Die Durchmesser lagen zwischen rund vier und zwölf Metern. Die Masse der Meteoriten lag nach Schätzungen damit beim Einschlag zwischen etwa zehn und vierzig Kilogramm.
Hoffnung auf wertvolles Wassereis
Beim schwersten dieser Meteoriten ließ sich auch bestimmen, wie viel Masse er vor dem Eintritt in die Marsatmosphäre ungefähr besaß. So hatte er vor dem Eintritt in die Marsatmosphäre wohl knapp 200 Kilogramm. Durch die Luftreibung heizte er sich stark auf; eine Explosion in der Luft verteilte einen Großteil seines Materials über eine Fläche von mehreren Quadratkilometern.
Einige Monate später konnten die Forscher sogar einen noch wesentlich größeren Einschlag verzeichnen: Am 24. Dezember 2021 registrierte Insight ein Marsbeben der Stärke 4, ähnlich stark wie eines der stärkeren Marsbeben. Der Rote Planet ist tektonisch weniger aktiv als die Erde, weshalb auch seine Beben schwächer ausfallen. Diese Erschütterung stammte jedoch von einem der größten Einschläge, die je direkt auf dem Mars beobachtet wurden.
Der Meteorit war zwischen fünf und zwölf Metern groß. In der Erdatmosphäre wäre er verglüht, nicht jedoch in der dünnen Marsatmosphäre. Der Aufprall erzeugte einen rund 150 Meter durchmessenden und 21 Meter tiefen Krater(öffnet im neuen Fenster) . Bis in eine Entfernung von 37 Kilometern wurde ausgeworfenes Material gefunden.
Erstaunlicherweise wurde dabei auch viel unterirdisches Eis freigelegt, obwohl der Krater relativ nahe am Äquator liegt. Das macht Hoffnung für künftige bemannte Marsmissionen, wertvolles Wassereis vor Ort abzubauen.
So spannend all die Erkenntnisse auch sind, die der Lander Insight geliefert hat: Seine Lebensdauer neigt sich dem Ende zu. Nach einem heftigen Sandsturm letzten Sommer sind seine Solarpaneele so eingestaubt, dass die Instrumente in den Low-Power-Modus geschaltet werden mussten. Im Dezember 2022 ist es nun endgültig vorbei.