Astrophysik ETH misst dem Mars den Puls – und findet zu neuen Erkenntnissen

ETH misst dem Mars den Puls – und findet zu neuen Erkenntnissen - Gallery

Dank des Seismometers SEIS konnte ein Team der ETH Zürich zusammen mit internationalen Partnern erstmals ins Innere des Mars blicken. Sie haben Kruste, Mantel und Kern des Mars vermessen und konnten zahlreiche neue Erkenntnisse über deren Zusammensetzung gewinnen (Nasa).

Bild: Keystone

Der Lander der InSight-Marsmission, der seit November 2018 mit diversen Geräten Messungen vornimmt, die Aufschluss über die Entstehung des Roten Planeten geben soll. Das wichtigste ist der Seismometer (unterer linker Bildrand), dessen gesammelte Daten von der ETH Zürich ausgewertet werden (Nasa).

Bild: Keystone

Künstlerische Darstellung des aufgeschnittenen Seismometers, dessen Messungen über Marsbeben von der ETH Zürich ausgewertet werden. Das Gerät, an dessen Entwicklung die ETH beteiligt war, hat bereits Daten geliefert, die zu ganz neuen Einsichten über den Aufbau des Mars geführt haben. (Pressebild)

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Dank des Seismometers SEIS konnte ein Team der ETH Zürich zusammen mit internationalen Partnern erstmals ins Innere des Mars blicken. Sie haben Kruste, Mantel und Kern des Mars vermessen und konnten zahlreiche neue Erkenntnisse über deren Zusammensetzung gewinnen (Nasa).

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Der Lander der InSight-Marsmission, der seit November 2018 mit diversen Geräten Messungen vornimmt, die Aufschluss über die Entstehung des Roten Planeten geben soll. Das wichtigste ist der Seismometer (unterer linker Bildrand), dessen gesammelte Daten von der ETH Zürich ausgewertet werden (Nasa).

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Künstlerische Darstellung des aufgeschnittenen Seismometers, dessen Messungen über Marsbeben von der ETH Zürich ausgewertet werden. Das Gerät, an dessen Entwicklung die ETH beteiligt war, hat bereits Daten geliefert, die zu ganz neuen Einsichten über den Aufbau des Mars geführt haben. (Pressebild)

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Seit 30 Monaten misst die ETH Zürich dem Mars den Puls: mit dem Seismometer SEIS – Abkürzung für Seismic Experiment for Interior Structure. Die Auswertung der Marsbeben-Daten enthüllt ganz neue Einsichten in das Innenleben und die Geschichte des Roten Planeten.

Die Kruste des Mars ist beispielsweise dünner als angenommen und enthält einen unerwartet hohen Anteil an radioaktiven Elementen. Der Marsmantel ähnelt zwar demjenigen der Erde, enthält aber viel mehr Eisen. Der Kern schliesslich ist grösser, als gemutmasst wurde. Sein Radius beträgt rund 1840 Kilometer, das sind gut 200 Kilometer mehr, als man vor 15 Jahren bei der Planung der InSight-Mission aufgrund der geringen Dichte des Planeten vermutet hatte.

Gewonnen wurden diese und weitere Erkenntnisse aus der Aufzeichnung und Analyse von seismischen Wellen. Aus der Art ihrer Ausbreitung konnte kalkuliert werden, wie dick und wie dicht die Materialschichten sind, welche die Wellen durchliefen respektive von denen sie reflektiert wurden.

Bahnbrechend

SEIS, dessen Datenerfassungs- und Steuerungselektronik an der ETH entwickelt wurde, ist das wichtigste der drei Messgeräte, welche der Lander der InSight-Mission Ende 2018 auf den Mars gebracht hat. Das hohempfindliche Gerät wird von der ETH Zürich aus gesteuert und die gesammelte Daten werden vom Zürcher «Marsbebendienst» – bestehend aus Teams der ETH und des Schweizer Erdbebendiensts – ausgewertet.

Wie wichtig dessen Einsichten sind, zeigt sich beispielsweise daran, dass die Fachzeitschrift «Science» in ihrer aktuellen Ausgabe drei Artikel zum Thema als Titelgeschichte bringt. Die Nasa überträgt ausserdem am (morgigen) Freitag (18 Uhr MESZ) live eine Diskussion darüber auf ihrer Website https://www.nasa.gov/nasalive.

Reise zum Mittelpunkt des Mars...

«Schon früher konnten wir bei den InSight-Daten die unterschiedlichen Wellen sehen und wussten deshalb, wie weit weg von der Sonde diese Bebenherde auf dem Mars waren», sagt Domenico Giardini, Professor für Seismologie und Geodynamik an der ETH und Leiter des SEIS-Projekts. Doch um etwas über die innere Struktur von Planeten sagen zu können, brauche es auch Bebenwellen, die an oder unterhalb der Oberfläche oder am Kern reflektiert würden. Nun sei es erstmals gelungen, solche Bebenwellen auf dem Mars zu messen und zu analysieren.

Die InSight-Mission sei eine einmalige Gelegenheit gewesen, diese Daten zu erfassen. In einem Jahr werden die Solarzellen des Landers zwar nicht mehr genügend Strom produzieren, um weitere Aufzeichnungen zu übermitteln. «Doch wir sind mit der Auswertung aller Daten noch lange nicht zu Ende», sagt Giardini, «der Mars gibt uns noch viele Rätsel auf, vor allem die Frage, ob er sich zur gleichen Zeit und aus demselben Material wie unsere Erde gebildet hat.»

...und Ausblick auf die Zukunft der Erde

Besonders wichtig sei, zu verstehen, wie die innere Dynamik des Mars zum Verlust des aktiven Magnetfeldes und des gesamten Oberflächenwassers führte. Das ermögliche, zu erahnen, ob und wie diese Prozesse auf der Erde ablaufen könnten. «Deshalb sind wir auf dem Mars, um seine Anatomie zu untersuchen.»

*Fachpublikationslinks, freigeschaltet ab Donnerstag, 22. Juli, 20 Uhr

doi: 10.1126/science.abf2966

doi:10.1126/science.abi7730

doi:10.1126/science.abf8966