Wissenschaft

Die «Steineleser» des Roten Planeten

Die "Steineleser" des Roten Planeten. (Archivbild)

Die "Steineleser" des Roten Planeten. (Archivbild)

Gab es auf dem Mars einst Leben? Dieser Frage soll ein Rover der Esa auf den Grund gehen. Wo er nach verräterischen Spuren suchen soll, werden Aufnahmen eines Schweizer Kamerasystems massgeblich mitentscheiden.

Roter Kies, grauer Schotter und ein paar grössere und kleinere Steine, gekrönt von einer Panoramaaufnahme des Mars-Rovers Curiosity. Das raumumspannende Bild zeigt Felsen, Hügel, eine Senke, darüber ein gelblicher Himmel. Eine grau-rötliche Ödnis mit einer ganz eigenen Schönheit.

Mit einiger Fantasie könnte man sich fast vorstellen, auf dem Mars zu stehen - wären da nicht die Scheinwerfer und der Schreibtisch mit mehreren Bildschirmen. An diesen gibt Nikolaus Kuhn von der Universität Basel einige Befehle ein. Surrend beginnt ein kleines Gefährt mit dicken Reifen und einer darauf montierten Spiegelreflex-Kamera über den nachempfundenen Marsboden zu rollen.

Kuhn nennt das Ganze ein «Fotostudio für den Mars». Im Marslabor der Uni Basel in Witterswil SO testen er und seine Mitarbeitenden die Bedingungen, unter denen eine in Neuenburg entwickelte Kamera Nahaufnahmen von Marsgestein machen soll. Welche Lichtverhältnisse zeigen Farbunterschiede am besten? Welche bringen Feinstrukturen am besten zur Geltung?

Das vom Space Exploration Institute in Neuenburg entwickelte und von Thales Alenia Switzerland gebaute Kamerasystem mit dem Namen «Clupi» (für Close-Up Imager) soll an Bord des ExoMars-Rovers «Rosalind Franklin» zum Roten Planeten fliegen. Eigentlich hätte es dieses Jahr losgehen sollen, doch dann entschieden sich die Esa und Roskosmos, unter deren Leitung die ExoMars-Mission steht, den Start auf 2022 zu verschieben. Mehr Tests der Hard- und Software seien nötig, hiess es von den beiden Raumfahrtagenturen.

Mehr Zeit für wichtige Tests

«Man hätte theoretisch starten können, aber dann hätte es ein gewisses Risiko gegeben, dass die Mission scheitert», sagt Jean-Luc Josset vom Space Exploration Institute, Leiter des Wissenschaftsteams für Clupi. Erschwerend hinzu kamen Einschränkungen aufgrund der Coronavirus-Epidemie, die die Vorbereitungen für den Start behinderten.

Für die Versuche im Marslabor in Witterswil bedeutet dies mehr Zeit, alle Parameter zu testen und spezielle Situationen vorzubereiten. Dabei ist auch Vorstellungskraft gefragt: Man müsse sich eindenken in die Bedingungen während der Marsmission, so Kuhn. Vom optimalen Betrieb des Kamerasystems hängt einiges ab.

Die europäisch-russische ExoMars-Mission (für Exobiologie des Mars) soll nach Spuren von gegenwärtigem oder vergangenen Leben auf dem Roten Planeten suchen. Der ExoMars-Orbiter TGO befindet sich bereits seit 2016 in einer Umlaufbahn des Mars. Der Rover soll nun 2023 auf unserem Nachbarplaneten aufsetzen und während sechs Monaten an rund einem Dutzend besonders vielverspechenden Stellen mit Hilfe eines Bohrers Proben sammeln und analysieren.

Ob es sich um eine vielversprechende Stelle handelt, entscheidet das Clupi-Team massgeblich mit: Kuhn und seine Mitarbeitenden tragen mit ihrer Expertise dazu bei, aus Gesteinsschichten die Umweltbedingungen abzulesen, unter denen sich die Schichten abgelagert haben. Finden sie Hinweise darauf, dass es dort einst flüssiges Wasser und allenfalls sogar Mikroorganismen gegeben haben könnte, kommt der Bohrer zum Einsatz.

«Diese Schichtung hier konnte beispielsweise nur entstehen, weil Mikroorganismen die Ablagerungen verklebt haben», sagt Kuhn und fährt mit dem Finger über Linien an der Bruchkante eines Steins von der Erde. Der Stein hält im Mars-Fotostudio als Modell für die Spiegelreflexkamera her, die wiederum Clupi vertritt. Clupi ist bereits auf dem ExoMars-Rover installiert.

In Stein geschriebenes Geschichtsbuch

Die Suche nach Hinweisen auf Leben steht zwar im Mittelpunkt der Exomars-Mission. Für Kuhn ist es jedoch auch eine einmalige Gelegenheit, drei Milliarden Jahre in die Vergangenheit zu schauen und Prozesse auf der noch jungen Erde besser zu verstehen. Die Gesteinsschichten, die am geplanten Landeplatz des ExoMars-Rovers durch Erosion offen liegen, sind mit bis zu 3,9 Milliarden Jahren nur wenig jünger als der Mars selbst. «Auf dem Mars gibt es keine oder kaum Plattentektonik, kaum Vulkanismus, und vor allem keine menschlichen Aktivitäten», so Kuhn. Nur wenig also, was dieses in Stein geschriebene Geschichtsbuch hätte verfälschen können.

Hinweisen von früheren Mars-Missionen nach könnten vor rund drei Milliarden Jahren auf dem Mars ganz andere Bedingungen geherrscht haben als heute, mit flüssigem Wasser und wärmeren Temperaturen. Ob es sich dabei um eine längere Warmphase oder nur eine kurze Periode gehandelt hat, ist jedoch noch unbekannt.

Diese und weitere Fragen hofft Kuhn anhand der Gesteinsschichten beantworten zu können. Die Klimageschichte des Mars zu rekonstruieren könnte wiederum die Klimageschichte der jungen Erde greifbarer machen. Auf die ersten Daten werden Kuhn, Josset und alle anderen am Rover beteiligten Wissenschaftler allerdings nun zwei Jahre länger warten müssen.

«Solche Missionen sind eine Angelegenheit von Jahrzehnten», meint Josset. Die Idee für Clupi habe er bereits 2005 gehabt. Ursprünglich hätte der Rover sogar bereits 2009 starten sollen. Nun wird es statt 2020 sogar erst 2022 soweit sein.

Die Nasa hat die Nase vorn

Unterdessen wird die amerikanische Raumfahrtagentur Nasa ihren Rover «Perseverance» voraussichtlich diesen Sommer auf die Reise zum Mars schicken - mit ähnlichen Zielen wie die Esa und Roskosmos: Die Geologie des Mars genauer entschlüsseln und Spuren von früherem Leben suchen. Beide Rover sollen ihre Arbeit in Regionen des Mars aufnehmen, wo Fachleute früheren Einfluss von Wasser vermuten und wo Milliarden Jahre alte Gesteinsschichten gut erhalten geblieben sind.

Doch die Strategie hinter den beiden Rover-Missionen unterscheidet sich, wie Kuhn erklärt: Während der Rover «Rosalind Franklin» ein komplexes Miniatur-Labor trägt, das direkt vor Ort durch chemische Analysen nach Lebensspuren in den Bodenproben sucht, setzt die Nasa darauf, Marsbodenproben mit einer künftigen Mission zur Erde zurückzubringen. Zwar trägt auch ihr Rover «Perseverance» ausgefeilte Instrumente, um die Proben vor Ort auf Spuren von Leben zu untersuchen. Eine umfassende Analyse verspricht sich die Nasa jedoch von irdischen Laboren.

Im Wettlauf um den ersten Nachweis von vergangenem Leben auf dem Mars hat die Nasa also einen Vorsprung. «Perseverance» wird seine geplante Laufzeit von zwei Erdenjahren bereits absolviert haben, bevor «Rosalind Franklin» den Roten Planeten erreicht. Aufschlussreich wird der Blick in die Vergangenheit des Mars an zwei verschiedenen Landeplätzen allemal. Und wer weiss, ob das Argusauge von Clupi und die feinere chemische Spürnase des ExoMars-Rover den Vorsprung der Nasa nicht womöglich wettmachen.

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