Suche nach dem Leben auf dem Mars

Eher unscheinbar, aber oho: der Spektrometer, der von Prof. Jessberger und Isabelle Rauschenbach entwickelt wurde Foto: nf

 Gibt es oder gab es Leben auf dem Mars? Das ist die zentrale Frage der von der Europäischen Weltraumagentur ESA geplanten Mars-Mission "ExoMars", der mit Hilfe eines Landefahrzeugs mit unterschiedlichen Messgeräten nachgegangen werden soll. Das Institut für Planetologie unter Leitung von Prof. Elmar K. Jessberger ist an einem Experiment beteiligt, mit dem das für die Suche nach Leben auf dem Mars wichtige geochemische Umfeld analysiert werden kann. Ein neu entwickeltes und für den schwierigen Einsatz auf dem roten Planeten geeignetes optisches Spektrometer wurde jetzt fertig gestellt.

Jessberger hatte das Experiment zur Analyse der stofflichen und mineralogischen Zusammensetzung des Bodens und der Gesteine des Mars zusammen mit einer internationalen Wissenschaftlergruppe der ESA bereits 2003 vorgeschlagen. In einem ersten Schritt wurde gemeinsam mit der Schwetzinger Firma von Hoerner & Sulger und dem Institute for Analytical Sciences (ISAS) in Berlin zunächst das notwendige Spektrometer entwickelt und gebaut, das für den Einsatz im Weltraum nicht nur extrem leistungsfähig, sondern auch äußerst kompakt, leicht und stabil sein muss. Im Endzustand wird das Spektrometer für den Mars-Einsatz die Größe einer Cola-Dose haben. 

Für Jessberger ist das für den Laien eher unscheinbare Gerät vom Prinzip und Aufbau her "eigentlich ganz einfach": Ein Laserpuls wird auf die zu analysierende Probe, im Ernstfall ein kleines Stück Marsgestein, gerichtet und verdampft eine winzige Menge des Gesteins. Wenn die Energie des Laserpulses ausreichend hoch ist, wird ein Plasma erzeugt, eine Wolke aus Ionen und Elektronen. Die geladenen Teilchen vereinigen sich dann wieder und erzeugen dabei Licht. Die Wellenlängen dieses Lichts sind elementspezifisch und ihre Intensität ist proportional zu den Konzentrationen. Prof. Jessberger erklärt: "Wir erhalten so die chemische Zusammensetzung des gelaserten Mars-Gesteins."

Um die charakteristischen Emissionslinien der chemischen Elemente, aus denen die unbekannten Proben bestehen, ausreichend trennen zu können, muss ein Spektrum mit einer Gesamtlänge von über 30 Zentimetern erzeugt werden. Auf dem Mars-Landefahrzeug wird aber für das ganze Spektrometer nur ein sehr begrenzter Raum von etwa 17 Zentimetern zur Verfügung stehen. Die Wissenschaftler und Techniker des ISAS in Berlin haben dies auf den ersten Blick unlösbare Problem mit der Entwicklung eines Miniatur-Spektrometers gelöst. Dieser neuartige Typ teilt das Gesamtspektrum, das sich vom Ultraviolett bis zum Infrarot erstreckt, in etwa 70 kurze Teilspektren auf, die nebeneinander auf einem quadratischen Chip von nur acht Millimeter Kantenlänge abgebildet werden können. 

"ExoMars" wird die erste Mission im Rahmen des europäischen Langzeitprogrammes Aurora sein. 2011 oder 2013 – der Termin steht noch nicht endgültig fest – wird eine Sonde mit mindestens einem Rover zur wissenschaftlichen Erkundung des Marsumfelds gestartet. Der Rover wird mit einer Reihe wissenschaftlicher Instrumente ausgerüstet, die nach Spuren vergangenen oder gegenwärtigen Lebens auf dem Mars suchen, die Wassermengen unter der Oberfläche und deren geochemische Zusammensetzung sowie das vertikale Verteilungsprofil der vorhandenen Substanzen charakterisieren und mögliche Oberflächen- und Umweltgefahren für künftige bemannte Missionen feststellen sollen.

Nach den allgemein wie wissenschaftlich faszinierenden bisherigen Ergebnissen des Mars-Express-Orbiters soll die empfohlene Mission auch spezielle Instrumente zur Messung seismischer Phänomene einschließen, die durch Vulkane, hydrothermische Vorgänge oder Marsbeben versucht werden könnten.

nf/bn