Seit zwei Tagen steht der chinesische Rover Zhurong auf dem Mars, aber noch immer gibt es keine Fotos von der Oberfläche. Noch etwas Geduld wird nötig sein.

Auch mehr als zwei Tage nach der Landung des Rovers Zhurong auf dem Mars hat Chinas Raumfahrtagentur noch keine Bilder von der Oberfläche des Roten Planeten veröffentlicht. Während die Verantwortlichen und Chinas Medien vor dem Landeversuch aber traditionell verschwiegen waren, gibt es inzwischen immer mehr Stellungnahmen, die auch die vergleichsweise lange Wartezeit zu erklären versuchen. So hat China etwa – anders als die USA – mit Tianwen-1 nur einen Orbiter am Mars, der Signale zur Erde schicken kann und der war nach der Landung zuerst einmal damit beschäftigt, eine neue Umlaufbahn einzunehmen. Außerdem wird Zhurong nur von Solarpaneelen angetrieben und kann deshalb nicht durchgehend arbeiten. Gleichzeitig zeigt auch die Wartezeit, wie schwer die Erforschung des Mars und wie groß der Abstand zur NASA noch ist.

Glückwünsche und Warten

In der Nacht zum Samstag war es China gelungen, beim ersten Versuch einen Lander und Rover auf dem Mars abzusetzen. Der 240 Kilogramm schwere Rover Zhurong (祝融) war laut chinesischen Angaben gegen kurz nach Mitternacht MESZ im Süden der riesigen Tiefebene Utopia Planitia aufgesetzt. Die Volksrepublik hat damit mit der ersten Sonde zum Roten Planeten geschafft, wofür etwa die NASA Jahrzehnte brauchte. Glückwünsche kamen danach von der US-Weltraumagentur, von der ESA und der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos. Doch während es schon wenige Stunden nach der jüngst geglückten Landung des NASA-Rovers Perseverance Fotos und bald ein beeindruckendes Video gab, schweigt Zhurong noch.

Zhurong wurde auf dem namenlosen Lander zum Mars gebracht und sollte nach der Landung zuerst Fotos der Umgebung machen. Bis sich der Rover in Bewegung setzt, würde es mehrere Tage dauern, hatte Chinas Raumfahrtagentur vorab erklärt. Einer Mitteilung der CNSA (China National Space Administration) zufolge könnte es sogar bis Ende des Monats dauern, bis Fotos davon zur Erde geschickt werden. Dass das vergleichsweise lange dauert, liegt beispielsweise daran, dass China als Relais zur Erde mit Tianwen-1 nur eine Sonde zur Verfügung steht und auch an den beschränkten Arbeitszeiten des Rovers. Dessen Solarmodule müssen jeden Morgen erst einmal genug Strom generieren. Außerdem hat Tianwen-1 zwar den Orbit geändert, um öfter über Zhurong zu kreisen, ist aber trotzdem nicht immer in der idealen Höhe über dem Rover. Schließlich ist auch die geringe Datenrate ein Flaschenhals.

Wann mit Zhurongs ersten Bildern von der Marsoberfläche zu rechnen ist, ist deswegen gegenwärtig noch unklar. Es dürfte aber wohl noch Tage dauern. Hat sich Zhurong einmal in Bewegung gesetzt, soll er die Oberfläche mindestens drei Monate lang erkunden. Aus technischer Sicht könnte er aber Jahre durchhalten. Sollte das gelingen, würde er an erfolgreiche NASA-Missionen anknüpfen, die ebenfalls nur für einige Monate ausgelegt waren und letztlich jahrelang Daten sammelten.

Quelle: https://www.heise.de/news/Chinas-Mars-Rover-Zhurong-Glueckwuensche-zur-Landung-und-das-Warten-auf-Fotos-6047057.html

Welche Wissenschaft steht dem Zhurong Rover in Utopia Planitia bevor?

China schrieb Geschichte und wurde die zweite Nation, die einen Rover auf der Marsoberfläche landete. Das roboterwissenschaftliche Labor wird die Ebenen von Utopia Planitia während einer 90-tägigen Hauptmission erkunden. Welche geologischen Beobachtungen und überprüfbaren Hypothesen stehen Missionswissenschaftlern bevor?

Nach einer Reihe von Erfolgen bei der Monderkundung hat die chinesische Raumfahrtbehörde (CNSA ) mit einer ehrgeizigen Orbiter-Rover-Mission den “ Feuerplaneten “ (火星) ins Visier genommen . Fast drei Monate nach seiner Ankunft auf dem Mars ließ der Orbiter Tianwen-1 den Rover Zhurong frei, der am 14. Mai 2021 Geschichte schrieb, indem er sicher in den Ebenen von Utopia Plantia landete. 

Die genaue Position des Rovers wird später unter Verwendung verschiedener Techniken bestimmt. Bilder, die Zhurong selbst während seiner anständigen Zeit aufgenommen hat, werden mit Bildern verglichen, die aus der Umlaufbahn aufgenommen wurden und die Landschaft des Ortes zeigen. Außerdem kann das NASA-Instrument HiRISE möglicherweise bald den Rover auf der Oberfläche abbilden und die genaue Position der Hardware auf der Oberfläche anzeigen. Bis dahin verlassen sich die Ingenieure auf Funkdaten, um den Standort abzuschätzen, und verwenden diese Daten. Der Rover scheint sich in der Nähe von 109,9 E, 25,1 N zu befinden – nahe der Mitte der Bilder unten.

Abbildung 1 zeigt einige interessante Merkmale des Landeplatzes. Die derzeit besten verfügbaren Bilder des Landeplatzes stammen vom Mars Context Imager (CTX) der NASA mit einer räumlichen Auflösung von etwa 6 Metern pro Pixel. CTX-Daten der Landeregion zeigen eine Reihe interessanter Merkmale, einschließlich glatter Ebenen, die von flachen Klippen und Tälern (auf der Westseite dieses Bildes) geschnitten wurden und die Umrisse des „polygonalen Geländes“ definieren, das sich in Verbindung mit Eis bilden soll. Der kleine Hügel oben links im Bild hat einen unbekannten Ursprung, aber es ist sehr wahrscheinlich, dass es sich entweder um einen kleinen Vulkan oder einen Schlammvulkan handelt. Utopia Planitia hat viele mögliche Schlammvulkane und die außergewöhnliche Möglichkeit, einen mit dieser Mission zu erkunden, ist zweifellos eines der aufregendsten Szenarien.

Tianwen-1 ist mit einem hochauflösenden Imager ausgestattet, der eine räumliche Auflösung von ~ 2 Metern / Pixel bietet. Die Bilder der hochauflösenden Kamera (HRC) von Tianwen sind jedoch noch nicht öffentlich verfügbar, da sie sich noch in einem frühen Stadium der Mission befinden. Die Bilder mit der höchsten Auflösung der Marsoberfläche stammen vom HiRISE-Instrument, das sich seit 2005 im Orbit befindet und Bilder mit ca. 30 cm / Pixel erzeugen kann. Diese Bilder müssen jedoch zielgerichtet sein und nur einen kleinen Teil des Planeten abdecken. Daher gibt es derzeit keine HiRISE-Bilder des Landeplatzes, da das Raumschiff erst vor Tagen gelandet ist. Wir haben jedoch Daten von HiRISE, die dem Gelände entsprechen, das sich im selben geologischen Material befindet, wenn auch 10 km südöstlich (Abbildung 2).

Abbildung 2 zeigt eine relativ glatte Oberfläche aus körnigen Materialien und Staub mit einigen markanten Yardangs, bei denen es sich um lineare Grate aus schlecht verfestigtem, vom Wind geblasenem Material handelt. Solche Landformen finden sich in windgepeitschten Wüsten auf der Erde. Das Bild zeigt auch Grundgestein, das in sanften, erodierten und topografisch gedämpften Klippen freigelegt ist, die Grenzen des sogenannten polygonalen Geländes bilden, das für die Utopia-Region charakteristisch ist. Die äolischen Landformen, flachen Klippen und glatten Oberflächen mit gelegentlichen Felsblöcken in diesem Bild sind wahrscheinlich repräsentativ für die Landschaft, der der Rover begegnen wird.

Einige andere Fernerkundungsdaten von Raumfahrzeugen, die derzeit den Mars umkreisen, bieten zusätzliche Einblicke in die Art des Landebereichs. Abbildung 3 zeigt Infrarotemissionsdaten des THEMIS-Instruments (Thermal Emission Imaging System) an Bord des Mars Odyssey-Raumfahrzeugs der NASA. THEMIS messen die von der Oberfläche emittierte Strahlung und bieten sowohl Temperaturkarten als auch eine Möglichkeit zur Untersuchung der Mineralogie mithilfe von Schwingungsabsorptionen, die im Wesentlichen in allen Mineralien und natürlichen Gläsern auftreten.

Durch die Messung, wie sich die Oberflächentemperatur zwischen Nacht und Tag ändert, können Wissenschaftler einen Wert für die thermische Trägheit berechnen – oder die natürliche Beständigkeit gegen Temperaturänderungen in einem Material. Stellen Sie sich das Szenario der „städtischen Wärmeinsel“ vor, in dem immer mehr Beton die Wärme besser speichert als natürlicher Boden und Grünflächen. Der Beton hat eine höhere thermische Trägheit und speichert Tag für Tag Wärme. Er bleibt nachts warm und macht städtische Gebiete unnatürlich heiß. Auf dem Mars haben staubige und sandige Gebiete aus feinkörnigen Materialien niedrige thermische Trägheitswerte (~ 200-300) und felsige Oberflächen hohe Werte (~ 600-800) im Maßstab der THEMIS-Messungen (Fergason et al. , 2006). Materialien in der Landeregion von Zhurong haben thermische Trägheitswerte von ~ 300-400, Dies deutet darauf hin, dass der Rover wahrscheinlich auf Ebenen aus körnigem Material stoßen wird, in denen einige Felsblöcke von den Hunderten kleiner Einschlagkrater in der Region exhumiert und ausgeworfen werden. In Abbildung 3 zeige ich Nachttemperaturwerte anstelle der thermischen Trägheit, aber die Nachttemperatur ist tatsächlich ein guter Ersatz für die thermische Trägheit.

Das Bild rechts in Abbildung 3 stammt ebenfalls von THEMIS. Dies ist jedoch ein multispektrales Tagesinfrarotbild, das Unterschiede in der Zusammensetzung als Farbvariation zeigt. In dieser Spektralkombination sind basaltische Vulkanmaterialien im Allgemeinen blau-lila und durch Wasser gebildete Alterationsmineralien erscheinen gelb. Aus diesen Daten ist es nicht möglich, die genauen vorhandenen Mineralien zu bestimmen, aber es ist ermutigend zu sehen, dass es wahrscheinlich mehrere Zusammensetzungseinheiten in der Landeregion gibt.

Warum das Raumschiff in Utopia Planitia landen?

Die Utopia Planitia wurde aus mehreren Gründen als Landeregion ausgewählt. Ein offensichtlicher Grund hängt mit dem Engineering zusammen. Das Gelände ist relativ sicher und flach, was wünschenswert war, um eine sichere Landung zu ermöglichen. Die Leute sagen, es gibt keine „kleine Operation“ und eine ähnliche Wahrheit gilt für die Erforschung des Weltraums: Es gibt keine routinemäßige Weltraummission. Ohne eine sichere Landung gibt es keine wissenschaftlichen Fragen zu beantworten. Diese Website wurde ausgewählt, um den Erfolg zu maximieren, und diese Strategie hat sich als klug erwiesen.

Die anderen Gründe, warum Utopia Planitia als Landeplatz gewählt wurde, sind wissenschaftlichen Ursprungs. Zum einen liegt die gesamte Utopie topografisch unter den hypothetischen Küstenlinien eines alten Ozeans (Citron et al., 2018). Die Frage, ob die nördlichen Ebenen des Mars einen alten Ozean enthielten, ist komplex und weist verschiedene Beweise auf, die in gewissem Widerspruch zueinander stehen. Die Geschichte ist interessant, geht aber über den Rahmen dieses Artikels hinaus. Vor allem ist es wichtig darauf hinzuweisen, dass Wissenschaftler im Allgemeinen nicht damit rechnen, Meeresbodenablagerungen an diesem Landeplatz zu finden, da unabhängig davon, ob ein uralter Ozean dieses Gebiet bedeckte oder nicht, mit Sicherheit eine deutlich jugendlichere geologische Aktivität stattgefunden hat es auf.

Jüngere geologische Prozesse haben sicherlich den Vulkanismus eingeschlossen. Tatsächlich ist der Mars ein vulkanischer Planet, und der größte Teil der Oberfläche wurde von Lava und Asche bedeckt, deren Masse dem der in Hawaii oder Island vorkommenden Basaltgesteine ​​ähnelt. Es ist auch wahr, dass die meisten vulkanischen Materialien, die den Mars bedecken, durch andere geologische Prozesse modifiziert wurden, und das gilt auch in diesem Fall. In Utopia Planitia scheint die Oberfläche durch eine breite Kategorie von Prozessen aufgewühlt worden zu sein, die zusammengefasst und als periglaziale Prozesse bezeichnet werden können. Mit anderen Worten, die Oberfläche wurde durch eisbedingte Prozesse verändert, die denen in Nordkanada oder Sibirien ähneln.

Ein auffälliges Element der periglazialen Natur dieses Geländes ist das Vorhandensein von gemustertem Boden mit polygonalen Brüchen (siehe das oberste „Poster“ dieses Artikels, das von der hochauflösenden Stereokamera oder HRSC der ESA mit Polygonen in Utopia Planitia zurückgegeben wurde). Diese Muster sollen sich jedoch durch Sublimation von unterirdischem Wassereis bilden.

Tatsächlich gibt es in Utopia Planitia starke Hinweise auf unterirdisches Eis. Abgesehen davon, dass wir aus der Geomorphologie oder dem Vorhandensein bestimmter Landformen auf seine frühere Existenz schließen können, können wir auch mithilfe von Radar nach seiner Gegenwart in der Gegenwart suchen. In der Tat zeigen Radarmessungen Hinweise auf reichlich vorhandenes unterirdisches Eis in ganz Utopia, möglicherweise> 14.000 km ³ (Sturman et al., 2016). Die Bedeutung des derzeit im Untergrund vorhandenen Wassereises geht weit über die rein wissenschaftliche Neugier hinaus. In der Tat ist zugängliches Wassereis auf dem Mars wie das Auffinden einer Art Goldmine auf der Erde, obwohl die Wirtschaft völlig anders ist. Der Punkt ist, dass alle zukünftigen menschlichen Erkundungen oder der Mars von unserer Fähigkeit abhängen werden, Wasserressourcen vor einer menschlichen Landung roboterhaft abzubauen. H ₂O wird nicht nur zur Unterstützung von Astronauten und hoffentlich einer zukünftigen Weltraumkolonie verwendet, sondern das Wasser wird in seine grundlegenden Komponenten aufgeteilt, die dann als Raketentreibstoff rekombiniert werden können. Raketentreibstoff für eine Rückkehr zur Erde ist viel zu schwer, daher muss er auf dem Mars hergestellt werden.

Ein weiteres wissenschaftliches Rätsel der Region Utopia Plantia ist die Möglichkeit des Schlammvulkanismus. Das Konzept ist, wie es sich anhört … Flüsse und Zapfen werden eher durch Schlammausbruch als durch Lava gebildet – tatsächlich muss es keine Art von Magma geben. Schlammvulkanismus wird durch den diapirischen Anstieg von weniger dichtem Schlammschlamm verursacht, der durch eine Reihe von Prozessen entstehen kann. Wenn es in Utopia auftrat, wurde es möglicherweise durch Druckausübung im Untergrund aufgrund des Einfrierens verursacht. Auf diese Weise könnten alle bekannten geologischen Prozesse in der Region miteinander verbunden werden: a) Die Region könnte ein uralter Ozean gewesen sein oder nicht, aber sie war b) durch Vulkanismus wieder aufgetaucht und c) hat viel Eis im Untergrund gebunden, was zur Folge hatte in d) Veränderung und Extrusion von schlammigen, veränderten Materialien. Auch bei niedrigen Temperaturen Kleine Mengen von Flüssigkeiten im Eis können Mineralien dramatisch verändern (Niles et al., 2017). Die veränderten Sedimente können sich aufgrund von Hydratation ausdehnen oder auf andere Weise unter Druck gesetzt werden und schließlich an die Oberfläche ausgestoßen werden.

Eine spekulative, aber nicht undenkbare Hypothese bezieht sich auf das mikrobielle Leben. Auf der Erde ist Schlammvulkanismus häufig mit Methanausgasung verbunden, und die Produktion von Methan ist manchmal mit der mikrobiellen Aktivität im Untergrund verbunden (z. B. Niemann et al., 2006). Obwohl die Idee des modernen Lebens auf dem Mars umstritten ist, bleiben die Tatsachen bestehen, dass: 1) Methan in unerklärlicher Weise periodisch in der Marsatmosphäre auftritt, 2) Schlammvulkanismus, der häufig mit Methanausgasung verbunden ist, im Landeplatzbereich aufgetreten zu sein scheint, und 3) Der moderne Untergrund des Mars ist unter dem Gesichtspunkt der Energie-Wasser-Porosität bewohnbar (Tarnas et al., 2021). Es ist unwahrscheinlich, dass heute Schlammvulkanismus auftritt, aber dennoch

Was sind die großen wissenschaftlichen Fragen und wie wird Zhurong helfen, sie zu beantworten?

Der Zhurong Rover bringt eine wissenschaftliche Nutzlast mit sich, mit der einige der oben beschriebenen großen wissenschaftlichen Fragen getestet werden können. Eine der direktesten Möglichkeiten, wie sich seine Beobachtungen auf die Planetenforschung auswirken könnten, ist die Suche nach unterirdischem Eis in situ mit einem Bodenradar. Dieses Instrument wird in der Lage sein, Grenzen in grundlegend unterschiedlichen Arten von Materialien wie Eis, leerem Porenraum und Gestein / Boden aufzulösen. Der Mars Surface Compound Detector (MCSD) kann die Oberflächenchemie quantifizieren und spektrale Absorptionen in Mineralien charakterisieren. Eine große Frage, die beantwortet werden kann, ist, ob die eisvermittelten periglazialen Prozesse zu einer wässrigen Veränderung vulkanischer Protolithen geführt haben. Viele Menschen gehen davon aus, dass periglaziale Prozesse nur zu physikalischen Rissen und zur Zerkleinerung von Gesteinen führen (keine chemische Veränderung). Wenn wir uns jedoch die im antarktischen Eis veränderten Mineralien genau ansehen, sehen wir Hinweise auf eine intensive Veränderung (Baccolo et al., 2021). Sehen wir veränderte Mineralien in den periglazialen Vulkanebenen von Utopia Planitia? Wenn der Rover weit genug fahren kann, kann er möglicherweise den Rand von Klippen und Tälern besuchen, die mit polygonalem Gelände verbunden sind, und grundlegende neue Erkenntnisse darüber gewinnen, wie periglaziale Prozesse auf dem Mars ablaufen. Eines der kühnsten Ziele und eines, das eine paradigmenwechselnde Wissenschaft hervorbringen würde, wäre es, mögliche Schlammströme zu besuchen, die aus dem Untergrund ausbrechen. Durch die Untersuchung der Textur, Chemie und Mineralogie dieser Lagerstätten konnten wir grundlegend neue Informationen über einige der tiefgreifendsten wissenschaftlichen Fragen erhalten, mit denen Planetenwissenschaftler konfrontiert sind. Wir sehen Hinweise auf eine intensive Veränderung (Baccolo et al., 2021). Sehen wir veränderte Mineralien in den periglazialen Vulkanebenen von Utopia Planitia? Wenn der Rover weit genug fahren kann, kann er möglicherweise den Rand von Klippen und Tälern besuchen, die mit polygonalem Gelände verbunden sind, und grundlegende neue Erkenntnisse darüber gewinnen, wie periglaziale Prozesse auf dem Mars ablaufen. Eines der kühnsten Ziele und eines, das eine paradigmenwechselnde Wissenschaft hervorbringen würde, wäre es, mögliche Schlammströme zu besuchen, die aus dem Untergrund ausbrechen. Durch die Untersuchung der Textur, Chemie und Mineralogie dieser Lagerstätten konnten wir grundlegend neue Informationen über einige der tiefgreifendsten wissenschaftlichen Fragen erhalten, mit denen Planetenwissenschaftler konfrontiert sind. Wir sehen Hinweise auf eine intensive Veränderung (Baccolo et al., 2021). Sehen wir veränderte Mineralien in den periglazialen Vulkanebenen von Utopia Planitia? Wenn der Rover weit genug fahren kann, kann er möglicherweise den Rand von Klippen und Tälern besuchen, die mit polygonalem Gelände verbunden sind, und grundlegende neue Erkenntnisse darüber gewinnen, wie periglaziale Prozesse auf dem Mars ablaufen. Eines der kühnsten Ziele und eines, das eine paradigmenwechselnde Wissenschaft hervorbringen würde, wäre es, mögliche Schlammströme zu besuchen, die aus dem Untergrund ausbrechen. Durch die Untersuchung der Textur, Chemie und Mineralogie dieser Lagerstätten konnten wir grundlegend neue Informationen über einige der tiefgreifendsten wissenschaftlichen Fragen erhalten, mit denen Planetenwissenschaftler konfrontiert sind. Es könnte in der Lage sein, den Rand von Klippen und Tälern zu besuchen, die mit polygonalem Gelände verbunden sind, und grundlegende neue Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie periglaziale Prozesse auf dem Mars ablaufen. Eines der kühnsten Ziele und eines, das eine paradigmenwechselnde Wissenschaft hervorbringen würde, wäre es, mögliche Schlammströme zu besuchen, die aus dem Untergrund ausbrechen. Durch die Untersuchung der Textur, Chemie und Mineralogie dieser Lagerstätten konnten wir grundlegend neue Informationen über einige der tiefgreifendsten wissenschaftlichen Fragen erhalten, mit denen Planetenwissenschaftler konfrontiert sind. Es könnte in der Lage sein, den Rand von Klippen und Tälern zu besuchen, die mit polygonalem Gelände verbunden sind, und grundlegende neue Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie periglaziale Prozesse auf dem Mars ablaufen. Eines der kühnsten Ziele und eines, das eine paradigmenwechselnde Wissenschaft hervorbringen würde, wäre es, mögliche Schlammströme zu besuchen, die aus dem Untergrund ausbrechen. Durch die Untersuchung der Textur, Chemie und Mineralogie dieser Lagerstätten konnten wir grundlegend neue Informationen über einige der tiefgreifendsten wissenschaftlichen Fragen erhalten, mit denen Planetenwissenschaftler konfrontiert sind.

Quelle (Googel-Übersetzung): https://astronomycommunity.nature.com/posts/what-might-the-z