Die Region Terra Sirenum im südlichen Marshochland wartet mit vielfältigen geologischen Prozesse auf, die auf kleinem Raum abgelaufen sind. Ein Beispiel dafür ist das etwa 200 Kilometer große Atlantis-Becken mit einer wirren, zerfurchten Landschaft namens Atlantis Chaos. In einem Bildmosaik aus vier Aufnahmen der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betriebenen, hochauflösenden Stereokamera HRSC auf der ESA-Raumsonde Mars Express können die Spuren dieser Prozesse beobachtet werden. Die hier gezeigten Darstellungen wurden von der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung der Freien Universität Berlin erstellt, die systematische Prozessierung der Daten erfolgte am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof.

Atlantis Chaos Perspektive
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Wild strukturierte Landschaft

Atlantis Chaos ist eine wild strukturierte Landschaft in einer nahezu kreisrunden Tiefebene, die aus einer Ansammlung von mehreren hundert kleinen Bergspitzen und Tafelbergen mit heller Oberfläche besteht. Vermutlich handelt es sich um so genannte Zeugenberge, also Überreste einer zusammenhängenden Hochfläche, die durch Erosion zum großen Teil abgetragen wurde. Ursprünglich wurden die Ablagerungen wahrscheinlich durch Wind in das Becken getragen und später durch den Einfluss von Wasser verändert. Auf der Erde sind solche Sedimentdecken als Löß bekannt, in China gibt es Vorkommen, die bis zu 400 Meter mächtig sind.

Atlantis Chaos Farbmosaik
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Hinweise auf ein riesiges stehendes Gewässer

Das Atlantis-Becken ist vermutlich durch einen Asteroideneinschlag in der Frühzeit des Mars entstanden. Neben Atlantis gibt es in Terra Sirenum noch einige weitere größere Becken, die vermutlich auch auf Einschläge zurückzuführen sind. Wissenschaftler vermuten, dass die zum Teil miteinander verbundenen Senken der Krater einst ein stehendes Gewässer bildeten, den hypothetischen Eridana-See mit einer Ausdehnung halb so groß wie das Mittelmeer.

Viele Fragen zur geologischen Geschichte der Region sind allerdings noch nicht endgültig beantwortet. Es wird diskutiert, ob die möglicherweise mit Wasser gefüllten und miteinander verbundenen Kraterbecken von Terra Sirenum auch das Quellgebiet eines Flusses waren, der das markante Ma’adim Vallis in das Marshochland gegraben hat. Ma’adim Vallis mündet in den Krater Gusev, in dem der Mars Exploration Rover Spirit der NASA von 2004 bis 2011 seine Forschungsfahrt absolvierte.

Atlantis Chaos farbkodiertes Höhenmodell
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3,8 Milliarden Jahre alte Tonminerale

Die dargestellte Landschaft hat eine Ausdehnung von etwa 600 Kilometern in Nord-Süd-Richtung und 250 Kilometern in Ost-West-Richtung, was etwa der doppelten Größe Österreichs entspricht. Das Atlantis-Becken ist durch eine Art Kanal mit einem weiter südlich gelegenen kleineren Becken von 175 Kilometern Durchmesser verbunden (links in den Bildern 2, 3 und 4). Auch in dieser runden Senke sind einige mit hellem Material bedeckte Bergreste zu sehen.

Mit Spektrometern auf Mars Express und anderen Raumsonden wurde herausgefunden, dass es sich bei den hellen Ablagerungen um Schichtsilikate handelt, wie sie auch in Tonen auf der Erde vorkommen. Weil in ihrem Kristallgerüst Raum für Wassermoleküle ist, deuten solche Minerale auf die Wirkung von Wasser in diesem Gebiet hin. Vermutlich wurden die vom Wind abgelagerten Löß-Sedimente durch die Einwirkung von Wasser verändert. Ihr Alter wird auf 3,8 Milliarden Jahre geschätzt.

Ein weiterer Hinweis auf die Existenz von Wasser sind Rinnen an den Abhängen der Senken, durch die zusätzliche Sedimente ins Innere der Kraterbecken geschwemmt wurden. Die Bergrücken im Osten der beiden Becken (am unteren Rand der Bilder 2, 3 und 4), lassen eine markante, von Norden nach Süden verlaufende Schichtung von Gesteinen erkennen. Auffallend ist auch eine große Störungszone im Süden, die durch einen Einschlagskrater verläuft. Auch im Rand dieses jüngeren, gut erhaltenen Kraters sind Schichten von Gesteinsablagerungen, Hangrutschungen und ausgeprägte Rinnen zu sehen.

Atlantis Chaos Anaglyphe
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Bildverarbeitung und das HRSC-Experiment auf Mars Express

Die Szene wurden aus vier Aufnahmestreifen der HRSC (High Resolution Stereo Camera) aus den Orbits 6393, 6411, 6547 (2008/2009) und 12.724 (2014) zusammengesetzt. Die Bildmitte befindet sich etwa bei 34 Grad südlicher Breite und 183 Grad östlicher Länge. Die Bildauflösung beträgt etwa 14 Meter pro Bildpunkt (Pixel). Die Farbaufsicht (Bild 2) wurde aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und den Farbkanälen der HRSC erstellt; die perspektivische Schrägansicht (Bild 1) wurde aus den Stereokanälen der HRSC berechnet. Das Anaglyphenbild (Bild 4), das bei Betrachtung mit einer Rot-Blau- oder Rot-Grün-Brille einen dreidimensionalen Eindruck der Landschaft vermittelt, wurde aus dem Nadirkanal und einem Stereokanal abgeleitet. Die in Regenbogenfarben kodierte Aufsicht (Bild 3) beruht auf einem digitalen Geländemodell der Region, von dem sich die Topographie der Landschaft ableiten lässt.

Die High Resolution Stereo Kamera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt und in Kooperation mit industriellen Partnern gebaut (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH). Das Wissenschaftsteam unter Leitung des Principal Investigators (PI) Prof. Dr. Ralf Jaumann besteht aus 52 Co-Investigatoren, die aus 34 Institutionen und elf Nationen stammen. Die Kamera wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben.