Am 22. Juli 2020 soll der NASA-Rover „Perseverance“ nach bereits zweimaliger Verzögerung zum Mars aufbrechen. Der Missionsstart war ursprünglich für 17. Juli 2020 geplant, wurde aber aufgrund eines defekten Krans des Bodensystems zunächst auf 20. Juli verschoben. Aufgrund von Bedenken bezüglich Kontaminationen der Ausrüstung wurde der Start durch die Missionsverantwortlichen neuerlich auf 22. Juli 2020 verschoben. Wenn alles klappt, soll der Marsrover zu diesem Datum um 15:35 Uhr (MEZ) in einem 2-Stunden-Zeitfenster von Cape Canaveral gestartet werden. Sollte das Wetter oder die Technik zu diesem Termin wieder nicht mitspielen, hat die NASA noch bis zum 5. August 2020 Zeit für weitere Startversuche der Mission, da in diesem Zeitfenster der Mars und die Erde in einem vorteilhaften Abstand zueinanderstehen. In diesem günstigen Zeitfenster dauert eine Reise zum Mars zwischen 6 – 10 Monaten. Wenn die Wissenschaftler dieses Zeitfenster verpassen, müssten sie 26 Monate warten, bis Mars und Erde wieder so günstig zueinanderstehen oder eine viel längere und damit teurere Reise in Kauf nehmen.

Missionsziel

Die Mars 2020-Mission ist Teil des NASA Mars Exploration Programms. Im Rahmen dieser Mission wird der Marsrover „Perseverance“ (dt. Beharrlichkeit) im sog. Jezero-Krater der Syrtis Major Planitia-Region auf dem Mars landen. Es handelt sich um ein ehemaliges, 3,5 Milliarden Jahre altes Flussdelta in diesem Krater. Mikroben könnten in dem Krater gelebt haben, als Wasser vorhanden war. Daher wird der Rover dort nach Spuren von fossilem oder sogar rezentem mikrobiellem Leben suchen.

„Wir werden nach Biosignaturen suchen – nach Mustern, Texturen oder Substanzen, die den Einfluss von Leben benötigen, um sich zu bilden“

Katie Stack Morgan, stellvertretende Projektwissenschaftlerin

Noch wissen wir nicht, wie etwaige Biosignaturen auf dem Mars aussehen könnten, aber die Urerde liefert uns einige wissenschaftlichen Anhaltspunkte. Aufzeichnungen über das frühe Leben auf unserem Planeten finden sich z. B. in Stromatolithen. Es handelt sich dabei um biogene Sedimentgesteine, die ursprünglich durch das Wachstum von Bakterien entstanden sind. Wenn ähnliche Strukturen auf dem Mars existieren, könnten die Wissenschaftler Messungen von verschiedenen Instrumenten kombinieren, um die Wahrscheinlichkeit eines biologischen Ursprungs abzuschätzen.

Seit den Viking-Missionen in den 1970er-Jahren ist die Mars 2020-Mission die erste astrobiologische NASA-Mission, die designt wurde, um nach „Biosignaturen“ zu fahnden. Der Rover Perseverance wird auch Gesteins- und Bodenproben sammeln, diese in spezielle Probenbehälter geben und sie auf der Planetenoberfläche zurücklassen. Zu einem späteren Zeitpunkt sollen diese Gesteinsprobenbehälter eingesammelt und zur Erde gebracht werden, wo die Gesteinsproben in Labors genauer wissenschaftlich untersucht werden sollen.

Warum vermuten Wissenschaftler eigentlich, dass es Leben auf dem Mars gegeben haben könnte oder noch immer gibt?

Heute ist der Mars kalt und trocken, mit einer dünnen Atmosphäre, wodurch die Oberfläche schädlicher kosmischer Strahlung ausgesetzt ist. Aber vor Milliarden von Jahren scheint der Planet feuchter gewesen zu sein und eine dickere Atmosphäre gehabt zu haben. Viele Indizien weisen darauf hin, dass es einst flüssiges Wasser auf der Oberfläche des Roten Planeten gab. Diese Erkenntnis ist wichtig, weil Wasser ein wesentlicher Bestandteil allen Lebens auf der Erde ist. Der Marsrover „Curiosity“ wies im Gale-Krater auf dem Mars gleich mehrere verschiedene Varianten organischer Moleküle nach. Unter ihnen sind Schwefelverbindungen wie Thiophene und Dimethylsulfide, aber auch ringförmige Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Chlorbenzol und Naphtalin sowie kettenförmige Kohlenwasserstoffe, die in drei Milliarden Jahre alten Sedimentgesteinen konserviert waren. Die Analysen von Perseverance sollen Klarheit schaffen, ob diese organischen Moleküle biogenen oder geochemischen Ursprungs sind.

Weiters sollen die geologischen Untersuchungen durch Perseverance Erkenntnisse darüber bringen, wie Astronauten auf künftigen Marsmissionen Sauerstoff aus CO2 in der Atmosphäre erzeugen könnten. Der so erzeugte Sauerstoff könnte für die Atmung und als Treibstoff verwendet werden.

Wissenschaftliche Instrumente des Marsrovers Perseverance

Der Mars 2020-Rover ist mit sieben wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet, um seine Missionsziele zu erfüllen:

• Mastcam-Z ist eine panoramisches und stereoskopisches Kamerasystem, mit der Fähigkeit zu Vergrößern. Das Instrument wird außerdem die Minerale auf der Oberfläche des Mars bestimmen und bei der Navigation helfen. Das Instrument wurde von der Gruppe um James Bell von der Arizona State University in Tempe entwickelt.
• SuperCam ist ein Instrument, das fotografieren, chemische Analyse und mineralische Analyse machen kann. Dem Instrument wird es außerdem möglich sein, organische Verbindungen in Steinen und Regolith aus der Ferne zu entdecken. Hauptsächlich wurde das Instrument von einem Team um Roger Wiens vom Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico entwickelt, hat aber auch Beitragsleistungen aus dem Centre National d’Etudes Spatiales, Institut de Recherche en Astrophysique et Plane’tologie (CNES/IRAP), France.
• Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry (PIXL), ein Röntgenstrahlen Fluoreszenzspektroskopie-Verfahren, das auch mit einer hochauflösenden Kamera ausgestattet ist, die die elementare Zusammensetzung der Marsoberfläche bestimmen soll. PIXL wurde von dem Team um Abigail Allwood vom NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Kalifornien, entwickelt.
• Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics and Chemicals (SHERLOC) ist ein Spektrometer, das mit ultra-violett Lasern die genaue Mineralogie, und organische Verbindungen bestimmt. SHERLOC wird das erste ultra-violett Raman Spektrometer sein, das zum Mars fliegt. Es wurde von dem Team um Luther Beegle vom NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Kalifornien, entwickelt.
• The Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE) ist eine Erkundungs-Technologie Erforschung, die das in der Atmosphäre vorhandene Kohlenstoffdioxid in Sauerstoff verwandelt. MOXIE wurde von dem Team um Michael Hecht vom Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, entworfen.
• Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) sind eine Reihe von Sensoren, die die Temperatur, Windgeschwindigkeit, Luftdruck, relative Feuchtigkeit, Staubkorngröße und Form messen. Diese Instrumente wurden von einem Team um Jose Rodriguez-Manfredi vom Centro de Astrobiologia, Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial, Spanien, entworfen.
• The Radar Imager for Mars’ Subsurface Exploration (RIMFAX), ein bodendurchdringender Radar, das eine Auflösung im Zentimeterbereich hat, um die geologische Struktur des Untergrunds zu erforschen. Ein Team um Svein-Erik Hamran vom the Norwegian Defence Research Establishment, Norwegen, hat das Instrument entworfen.

Mars-Helikopter

Erstmals wird ein drohnenähnlicher Helikopter eingesetzt, um zu demonstrieren, dass ein autonomer, kontrollierter Flug in der sehr dünnen Mars-Atmosphäre möglich ist. Sollte das gelingen, dürften in Zukunft auch Fluggeräte zum Mars gebracht werden.

Perseverance wird den Jezero-Krater auf dem Mars mindestens ein Marsjahr lang (etwa 687 Erdentage) erforschen.

Links:

NASA Mars 2020 Mission Webseite: https://mars.nasa.gov/mars2020/

Autor: Dr. Hubert Untersteiner (ÖWF)