Mars-Rover-Curiosity (Foto: IMAGO, imago)

Astronomie und Raumfahrt

10 Jahre Mars-Rover Curiosity - die wichtigsten Entdeckungen

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Uwe Gradwohl
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Ralf Kölbel, Elena Weidt

Am 6. August 2012 in den frühen Morgenstunden landete der US-Rover Curiosity auf spektakuläre Weise auf dem Mars. Eine von Raketendüsen in der Schwebe gehaltene Plattform seilte ihn die letzten Meter auf den Marsboden ab: der Auftakt einer außerordentlich erfolgreichen Mission.

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Marsrover Curiosity so schwer wie ein Pkw

Der Ende der 90er-Jahre zum Mars entsandte Rover Sojourner war kaum größer als ein Schuhkarton gewesen. Dessen Nachfolger Spirit und Opportunity dann immerhin kühlschrankgroß, und sie konnten in Airbags gehüllt auf die Marsoberfläche abgeworfen werden. Doch Curiosity brachte gut 900 Kilogramm auf die Waage und war so groß wie ein Pkw. Airbags hätten ihn nicht geschützt – eine neue Landetechnik musste her. Und vieles andere an diesem Marsrover war ebenfalls technisch herausragend.

Curiosity-Selbstporträt an der Bohrstelle „Windjana“ auf dem Mars. (Foto: Pressestelle, NASA)
Curiosity-Selbstporträt an der Bohrstelle „Windjana“ auf dem Mars. Pressestelle NASA

Radionuklidbatterie als Energiequelle des Marsrovers Curiosity

Einer von Curiositys Vorgängern, Opportunity, ist mehr als 14 Jahre lang auf dem Mars unterwegs gewesen. Sein elektronisches Leben endete erst in einem über Monate anhaltenden Staubsturm. Staub und Dunkelheit verhinderten, dass die Solarpaneele die Akkus des Rovers aufladen konnten. Curiosity kann das nicht passieren.

Seine Energiequelle ist eine Radionuklidbatterie. In ihr zerfällt radioaktives Plutonium. Die Zerfallswärme hält die Roverelektronik auf Betriebstemperatur, trotz minus 70 Grad kalter Marsnächte. Auch zur Stromproduktion wird diese Wärme genutzt.

Was kann der Rover?

Curiosity ist ein rollendes Labor. Mit einer Bürste, einem Bohrer und einer Mikroskopkamera kann der Rover Gestein anbohren und das Bohrmaterial auf unterschiedliche Weise untersuchen. So sind beispielsweise in seinem Inneren zwei kleine Laboröfen verbaut. Der Dampf der erhitzten Proben verrät die Bestandteile des Gesteins. Gesteinsdampf kann Curiosity aber auch aus größerer Entfernung erzeugen und untersuchen.

Dazu schießt der Rover mit einem Laser auf Steine, ein Stückchen Stein verdampft und die sogenannte "ChemCam" am Mast des Rovers analysiert das vom Dampf reflektierte Licht.

Ein Messgerät an Bord von Curiosity wurde mit deutscher Beteiligung gebaut. Es misst die Stärke der ständig auf die Marsoberfläche prasselnden kosmischen Strahlung. Sie ist für Menschen schädlich. Die Erde schirmt diese Strahlung mit ihrem Magnetfeld ab, doch der Mars hat kein Magnetfeld.

Für künftige astronautische Missionen zum Mars ist es deshalb wichtig zu wissen, wie stark die kosmische Strahlung auf dem Mars ist und wo es strahlungsarme Stellen gibt: im Schatten großer Felsen beispielsweise.

Blick in die Klimageschichte des Mars

Der Hauptauftrag von Curiosity lautet jedoch: Herausfinden, ob auf dem Mars früher lebensfreundliche Bedingungen herrschten. Dazu ist Bergsteigen notwendig. Der Landeplatz des Rovers liegt im Gale-Krater nahe des Mars-Äquators. Der Krater-Durchmesser beträgt 150 Kilometer und in seiner Mitte befindet sich ein Berg. Der Gipfel des von der NASA „Mount Sharp“ getauften Höhenzugs liegt über 5 Kilometer höher als der Kraterboden, und er ist aus Gesteinsschichten aufgebaut.

Diese Schichten sind vor 3,5 bis 3 Milliarden Jahren eine nach der anderen entstanden. Unten sind die ältesten Schichten zu finden, oben die jüngeren. Aus den Gesteinen dieser Schichten lässt sich ablesen, wie sich das Klima auf dem Mars im Lauf von einer halben Milliarde Jahren verändert hat. Diesen Berg mit einem Rover hoch zu rollen bedeutet, die Klimageschichte des Mars Abschnitt für Abschnitt untersuchen zu können – ein Traum für Planetologen.

Das bisher höchstauflösendes Panorama der Marsoberfläche  (Foto: Pressestelle, NASA/JPL-Caltech/MSSS)
Curiosity hat zwischen dem 24. November und dem 1. Dezember 2019 sein bisher höchstauflösendes Panorama der Marsoberfläche aufgenommen. Es setzt sich aus mehr als 1000 Bildern zusammen. Pressestelle NASA/JPL-Caltech/MSSS

Curiosity's Kameramast ragt 1,80 Meter in die Höhe – damit die Aufnahmen den Forschenden genau jenen Blick auf die Marsoberfläche bieten, der sich auch einem aufrecht stehenden Menschen auf dem Mars bieten würde.

Die Entdeckungen

Bereits in der Nähe des Landeplatzes, noch in der Ebene vor dem Anstieg zum Mount Sharp, entdeckten die Forschenden derart interessantes Gestein, dass der Rover dort die kompletten ersten zwei Jahre seiner Mission verbrachte. Man fand dort Sedimentgestein, in das abgerundete Kiesel eingebacken sind. Ein klarer Hinweis darauf, dass hier vor mehr als 3 Milliarden Jahren ein Wasserlauf die Marslandschaft durchzog.

Marsoberfläche zeigt  Sedimentgestein, in das abgerundete Kiesel eingebacken sind, was ein Hinweis für einen Wasserlauf (Foto: Pressestelle, Nasa)
Der zerklüftete Felsvorsprung auf dem Mars weist abgerundete Kiesel auf, die bis zu einige Zentimeter groß sind. Nur ein Wasserlauf kann diese Form von Gesteinsbrocken dieser Größe hervorbringen. Pressestelle Nasa

Überreste früherer Seen

Nur ein wenig weiter fand sich auch die Spur größerer Gewässer, und zwar in Form von zu Schollen zerbrochenem, versteinertem Seeboden. Solche Überreste früherer Seen fanden sich später noch in höher gelegenen Schichten des Mount Sharp. Über Millionen von Jahre muss eine Seenlandschaft im Gale-Krater existiert haben. Und Curiosity stellte fest: In diesen Seen und in ihrer Umgebung waren die Grundstoffe für die Entstehung von Leben vorhanden: Nicht zu saures Wasser, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor, Schwefel und Kohlenstoffverbindungen.

Eine Seenlandschaft muss früher im Gale-Krater existiert haben (Foto: Pressestelle, NASA/JPL-Caltech)
Eine Seenlandschaft muss früher im Gale-Krater existiert haben. Und Curiosity stellte fest: In diesen Seen und in ihrer Umgebung waren die Grundstoffe für die Entstehung von Leben vorhanden. Pressestelle NASA/JPL-Caltech

Heute ist das Oberflächenwasser auf dem Mars verschwunden. Curiosity untersucht aktuell jene Schichten des Mount Sharp, in denen der Wechsel vom feuchten zum trockenen Marsklima dokumentiert ist. Statt Flusskieseln sind nun versteinerte Sanddünen zu finden. Zu erkennen sind sie an gegeneinander gekippten, schräg verlaufenden Schichten im Sandstein.

Diese Nahaufnahme des NASA-Rovers Curiosity zeigt fein geschichtete Felsen (Foto: Pressestelle, NASA/JPL-Caltech/MSSS)
Diese Nahaufnahme des NASA-Rovers Curiosity zeigt fein geschichtete Felsen, die vor langer Zeit vom Wind als Wanderdünen abgelagert wurden. Pressestelle NASA/JPL-Caltech/MSSS

Inzwischen ist Curiosity in 700 Metern Höhe über dem Umland unterwegs. 29 Kilometer hat der Rover in den zehn Jahren seit seiner Landung zurückgelegt. Noch drei, vier Jahre wird er weiter in die Höhe klettern müssen, um das in Stein dokumentierte Klimabuch des frühen Mars bis zum Ende zu lesen. Technisch ist er jedenfalls noch so weit in Schuss, dass er dieses Ziel erreichen könnte.

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