Als die NASA-Sonde Mars InSight im November 2018 auf dem Roten Planeten landete, waren die Erwartungen groß: Mithilfe ihrer Instrumente, darunter Thermosonden, Seismometer und Radiopositionsdetektoren, sollte Mars InSight erstmals genauere Daten zur inneren Zusammensetzung des Roten Planeten liefern. Mit Erfolg: Schon kurz nach der Landung registrierte das Seismometer erstmals ein Beben auf dem Mars, gut 1300 weitere sollten in den nächsten rund vier Jahren folgen. Anhand dieser Daten ermittelten Planetenforscher unter anderem Informationen zu Größe und Aufbau von Kern, Mantel und Kruste des Roten Planeten. Seismische Daten aus dem Bereich um das Grabensystem Cerberus Fossae lieferten zudem spannende Hinweise darauf, dass es dort in der Tiefe noch eine heiße, teils geschmolzene Zone im Untergrund geben könnte, möglicherweise sogar eine vulkanische Magmakammer.
HP3-Bohrer: An einer “Duricrust” gescheitert
Doch ausgerechnet das wichtigste Instrument von Mars InSight, das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelte Experiment HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package) bereitete Probleme. Ziel dieser auch als “Mars-Maulwurf” bezeichneten Sonde war es, sich mithilfe eines Hammermechanismus bis zu fünf Meter tief in den Marsuntergrund zu bohren. Dort sollte die stabförmige Sonde erstmals den Wärmefluss unter der Oberfläche des Mars messen. Doch der Maulwurf schaffte es nicht, tiefer als knapp 40 Zentimeter in den Marsboden einzudringen. Dieser erwies sich als unerwartet verkrustet, aber gleichzeitig hochporös, und bot dem “Schlagbohrer” daher nicht genügend Halt und Reibung, um weiter in den Untergrund getrieben zu werden. „Um sich eine Vorstellung über die mechanischen Eigenschaften des Bodens machen zu können, verweise ich gerne auf den in der Floristik verbreiteten Blumensteckschaum, ein leichtes, hochporöses Material, in dem Löcher entstehen, wenn man Pflanzenstiele hineindrückt“, erklärt Erstautor Tilman Spohn, wissenschaftlicher Leiter des Experiments HP3 vom DLR-Institut für Planetenforschung. Die Existenz einer solchen “Durikruste” war auf Basis von Orbiterdaten im Landegebiet von Mars InSight nicht erwartet worden.
Dennoch war der Mars-Maulwurf damit nicht völlig nutzlos: Nach dem Ende der Bohrversuche nutzten die Planetenforscher die Sonde, um die Temperaturveränderungen in der erreichten Tiefe zu messen. „Dabei haben wir an sieben Marstagen die Wärmeleitfähigkeit und die Temperaturschwankungen in kurzen zeitlichen Abständen ermittelt“, berichtet Spohn. „Darüber hinaus haben wir kontinuierlich die höchsten und tiefsten Tagestemperaturen über das zweite Marsjahr gemessen. Diese Aufzeichnungen des Temperaturverlaufs über Tageszyklen und verschiedenen Jahreszeiten hinweg waren die ersten dieser Art auf dem Mars.“ Jetzt hat das Team die Auswertung dieser Daten veröffentlicht. Die Resultate geben Einblick in Wärmeleitfähigkeit, Struktur und Zusammensetzung der obersten rund 40 Zentimeter Marskruste. Gleichzeitig lieferten sie auch Hinweise darauf, wie und warum der „Duricrust-Boden” entstanden ist.
