Deutsches Mössbauer-Spektrometer sendet Daten vom Mars zur Erde

Erste Ergebnisse von MIMOS II zum Eisenvorkommen auf rotem Planeten / Weitere Messungen im Krater Gusev geplant

20.01.2004

Mit der erfolgreichen Landung des NASA-Rovers Spirit auf dem Mars sind auch zwei Untersuchungsgeräte aus Mainz gut auf dem roten Planeten angekommen: das miniaturisierte Mössbauer-Spektrometer MIMOS II, das am Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) entwickelt wurde, sowie ein Alpha-Röntgen-Spektrometer des Mainzer Max-Planck-Instituts (MPI) für Chemie. “Alles läuft zu unserer vollen Zufriedenheit, die Geräte verhalten sich bestens“, berichtet Dr. Göstar Klingelhöfer von der JGU, der mit seinem Team derzeit die ersten Tests vor Ort in Pasadena verfolgt. Nachdem sich der NASA-Rover nun frei auf der Marsoberfläche bewegen kann, wurde bereits eine erste Marsbodenprobe genommen. Dazu wurde der Instrumentenarm des Rovers benutzt, um nacheinander drei Instrumente in Messposition zu bringen. Alle drei Instrumente lieferten ausgezeichnete Messdaten, die aktuell von Wissenschaftlern, insbesondere den Teams in Mainz, ausgewertet werden. Die vorläufige Analyse der Messergebnisse von MIMOS II zeigen für die erste Bodenprobe die Existenz des Minerals Olivin, eines Magnesium-Eisen-Fe2+-Silikat-Minerals, sowie zweier weiterer Komponenten, einer Fe2+-Phase und einer Fe3+-Komponente, für deren Zuordnungen eine genauere Datenauswertung erforderlich ist. Es sind noch weitere Messungen an anderen Stellen notwendig, um die Entstehungsgeschichte des Kraters Gusev entschlüsseln zu können und Hinweise auf möglicherweise früher vorhandene Wasservorkommen zu finden.

Das miniaturisierte Mössbauer-Spektrometer MIMOS II kam bereits bei der Mars-Express-Mission der Europäischen Weltraumorganisation ESA erstmalig zum Einsatz. Hier wurde es auf den Roboterarm der Landeeinheit Beagle 2 montiert und sollte planmäßig von diesem Arm aus an den ausgewählten Bodenproben in Position gebracht werden. Allerdings gibt es bislang von der Landeeinheit Beagle 2 bislang noch keine Signale. Mit dem NASA-Landeroboter Spirit bekommt MIMOS II nun seine zweite Chance. Bei den beiden NASA-Missionen mit den Sonden Spirit und Opportunity wurden die Mainzer Geräte jeweils auf dem Mars Exploration Rover montiert und sollen mit diesen Fahrzeugen auch an verschiedene Untersuchungsstellen gebracht werden. Mittlerweile ist der Spirit-Rover von der Landeeinheit heruntergefahren, hat die Mössbauer-Spektrometer an die Marsproben herangebracht und erste Messungen vorgenommen.

"Nach der erfolgreichen Landung des Rovers wurden zuerst die wesentlichen Rover-Komponenten getestet und dann die Instrumente", erläutert Klingelhöfer. "Wir haben die Testdaten bekommen und sind sehr zufrieden.“ Bei dem ersten Rover namens Spirit, dem im Rahmen der NASA-Doppelmission Ende Januar 2004 der zweite Rover Opportunity folgen soll, gab es mit dem Mössbauer-Spektrometer zunächst Probleme während des Flugs. "Nach der Landung sind diese Probleme verschwunden. Das Gerät funktioniert wunderbar, wie geplant."

Das Gerät MIMOS II soll bei den Mars-Missionen von ESA und NASA Aufschluss darüber geben, ob der Rote Planet früher Wasser in größeren Mengen aufwies oder ob es eine dichte Atmosphäre gab – mithin Antworten auf die Frage liefern, ob auf dem Mars die grundlegenden Voraussetzungen für die Entstehung von Leben vorhanden waren. MIMOS II wird erstmals die direkte Bestimmung von Gesteins- und Bodenproben auf dem Mars ermöglichen. Wichtig ist dabei, welche Verwitterungsprodukte vorkommen. Daraus könnte abgeleitet werden, wie viel Wasser es auf dem Mars früher gegeben hat.

MIMOS II wurde vom Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie der JGU unter der Leitung von Dr. Göstar Klingelhöfer entwickelt, gebaut und für die Missionen bereitgestellt. Es nutzt eine spezielle Methode der nuklearen Festkörperspektroskopie: die Mössbauer-Spektroskopie, benannt nach dem Nobelpreisträger Rudolf Ludwig Mössbauer. Das Gerät sendet mithilfe einer radioaktiven Quelle Gammastrahlen aus, die auf das Gestein treffen und reflektiert werden. Die Differenz zwischen dem ausgesandten und dem reflektierten Spektrum gibt Auskunft über die mineralogische Zusammensetzung des Gesteins bzw. des Bodens. Daraus können Rückschlüsse unter anderem auf die Klimabedingungen gezogen werden, die bei der Bildung dieser Stoffe geherrscht haben. Das Mini-Spektrometer der Mainzer Wissenschaftler passt auf eine Handfläche – noch vor wenigen Jahren hatten vergleichbare Geräte die Größe eines Schranks. "Nachdem wir gezeigt haben, dass wir diese kleinen Geräte bauen können, kam die US-Weltraumforschung auf uns zu", erklärt Klingelhöfer. MIMOS II wiegt weniger als 500 Gramm, das Gesamtvolumen liegt unter 0,4 Liter und der Energieverbrauch beträgt etwa zwei Watt.