Im Februar 2017 veröffentlichten ESA, DLR und FU Berlin fantastische Bilder der Nordpoleiskappe des Mars, die von der High Resolution Stereo Camera (HRSC) an Bord des Mars Express Orbiters der ESA aufgenommen wurden. Das HRSC-Kameraexperiment wird seit 2003 vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betrieben. Die Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung der Freien Universität Berlin erstellte nun aus den Bilddaten einen animierten Überflug über die Nordpoleiskappe. Die systematische Prozessierung der Daten erfolgte am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof.

Wie eine gigantische Spirale aus Eis und Schnee sieht sie aus, die Nordpoleiskappe des Mars. Dunkle Gräben, in denen sich durch Wind transportierter Staub und Ablagerungen angesammelt haben, wechseln sich ab mit weißen, eisbedeckten Hügeln. Ein besonders auffälliger Graben ist Chasma Boreale, in der Mitte des Films zu sehen. Diese bis zu 100 Kilometer breite und 500 Kilometer lange Schlucht schneidet sich zwei Kilometer tief in die Nordpoleiskappe ein. Am Boden von Chasma Boreale sind dunkle Ablagerungen zu erkennen, Dünen aus schwarzem Sand, welche durch Wind in die Schlucht transportiert wurden. Die Entstehung von Chasma Boreale ist noch ungeklärt: die Struktur könnte durch die ungleichmäßige Ablagerung von Eis und Staub gebildet worden sein, durch Schmelzprozesse oder durch Windabtragung.

Die in der Animation gezeigte permanente Eiskappe hat einen Durchmesser von etwa 1.100 Kilometern und ragt bis zu drei Kilometer über die umliegende Ebene auf. Sie wird auch als Sommereiskappe bezeichnet und besteht überwiegend aus Wassereis. Während des Marswinters bildet sich über der permanenten Wassereiskappe eine zusätzliche Schicht aus Kohlendioxideis, da das gasförmige Kohlendioxid der Marsatmosphäre bei Temperaturen unterhalb -120°C in festes Kohlendioxideis übergeht. Diese Kohlendioxid-Wintereiskappe ist nur ungefähr einen Meter dick. Da Kohlendioxid jedoch der Hauptbestandteil der Marsatmosphäre ist, fällt der Luftdruck im Marswinter ab, wenn bis zu einem Drittel des atmosphärischen Kohlendioxids abgelagert wird. Die jahreszeitlichen Luftdruckschwankungen verursachen große Staubstürme, welche Gas und Staub über die gesamte Marsoberfläche verteilen.  

Der Winter auf dem Mars dauert ungefähr doppelt so lange wie der Winter auf der Erde, da Mars weiter von der Sonne entfernt ist und somit fast zweimal so lange für eine Umrundung benötigt. Da die Nordpoleiskappe des Mars im Winter typischerweise in dicke Kohlendioxidwolken eingehüllt ist, kann sie zu dieser Jahreszeit durch die HRSC nur schlecht abgebildet werden. Die in der Mars-Animation verwendeten Aufnahmen stammen daher überwiegend aus den Sommerhalbjahren.

Bildverarbeitung und das HRSC-Experiment auf Mars Express

Das der Animation zugrunde liegende HRSC-Mosaik wurde aus 32 einzelnen Orbitstreifen zusammengesetzt (1154, 1177, 1219, 1291, 1394, 1745, 3663, 3681, 3685, 3695, 5483, 5775, 5784, 5796, 5808, 5810, 5818, 5824, 5827, 5838, 5853, 5864, 5867, 5900, 5904, 5963, 6007, 6229, 8042, 8080, 8153, 8160). Der Bildausschnitt liegt bei 0°-360° östlicher Länge und etwa 78° bis 90° nördlicher Breite. Das Farbmosaik wurde aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und den Farbkanälen der HRSC erstellt. Das Mosaikbild wurde mit topographischen Informationen des Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) Experiments an Bord der NASA Raumsonde Mars Global Surveyor (MGS) kombiniert, so dass eine dreidimensionale Landschaft entsteht. Die globale Mars-Ansicht basiert auf dem Viking MDIM 2.1 Farbmosaik.

Bildrechte

Daten: ESA/DLR/FU Berlin, NASA MGS MOLA Science Team, NASA AMES

Animation: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Musik: MindsEye & Dr. Rinkel, CC BY-SA 4.0 

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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.