Berlin - Am 18. Februar soll gegen 21 Uhr unserer Zeit der amerikanische Rover Perseverance („Beharrlichkeit“) auf dem Mars landen. Verläuft alles nach Plan, wird das eine Tonne schwere Fahrzeug ein Gelände untersuchen, das nach Ansicht vieler Wissenschaftler vor Jahrmilliarden ein ausgedehnter See war. Die Suche nach molekularen Überresten möglicher ehemaliger Lebensformen und die Rekonstruktion der klimatischen Bedingungen stehen deshalb an oberster Stelle auf dem Forschungsprogramm des Roboters. Schon am 9. und 10. Februar werden zudem Sonden aus China und erstmals aus den Vereinigten Arabischen Emiraten unseren Nachbarplaneten erreichen. Beide Staaten setzen damit auch ein politisches Ausrufezeichen.

Die Entdeckung ehemaligen Lebens auf dem Mars wäre natürlich die Sensation. Aber niemand rechnet damit, versteinerte Farne oder gar Saurierknochen aufzuspüren. Es wird eher darum gehen, Moleküle oder Molekülreste nachzuweisen, die nach derzeitigem Wissen nur durch biologische Vorgänge entstanden sein können. Das wird äußerst schwierig und in Verdachtsfällen nicht eindeutig sein. Dennoch ist diese Frage der wohl bedeutendste Antrieb für die Marsforschung.

Foto: Nasa/JPL-Caltech
So sieht der Rover Perseverance mit seinen hochmodernen Geräten aus der Nähe aus.

„Dieses anspruchsvolle Ziel bedeutet, dass wir den bisher anspruchsvollsten Forschungsroboter auf den Mars schicken“, sagte kürzlich Katie Stack Morgan, stellvertretende Projektwissenschaftlerin des Rovers am Jet Propulsion Laboratory der Nasa. „Anders als der derzeitig aktive Rover Curiosity verfügt Perseverance über die Werkzeuge, um diese ‚Fingerabdrücke des Lebens‘ zu suchen“, ergänzt die Marsforscherin Nicole Schmitz vom Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Adlershof. Sie ist auch am Bau einer der Kameras auf Perseverance beteiligt.

Eines dieser Werkzeuge ist Sherloc. Es schießt einen Laserstrahl auf Gestein und kann aus dem rückgestreuten Licht dessen Zusammensetzung messen sowie nach organischen Substanzen suchen. Mit einer Lupe namens Watson erkennt es zudem sehr kleine Details. Gleichzeitig wird ein von norwegischen Wissenschaftlern beigesteuertes Radar geologische Schichten bis in mehrere Meter Tiefe erkunden. Spannend wäre natürlich der Fund von Wasser, das als unabdingbar für Leben gilt.

Wenn der Mars einst dank einer dichten Atmosphäre ein warmes Klima besaß und flüssiges Wasser auf der Oberfläche existierte, dann ist dies Milliarden von Jahren her. Unser Nachbarplanet verlor seine Atmosphäre und wurde zum Wüstenplaneten. Seitdem ist die Oberfläche einem unablässigen Bombardement von energiereicher Strahlung und Teilchen ausgesetzt, das mögliche Anzeichen für Leben vernichtet haben könnte. Deswegen suchen die Forscher mit Perseverance nach Spuren unter der Oberfläche.

Ein Bohrer wird aus dem Boden Proben etwa von der Größe eines dicken Kugelschreibers ziehen und analysieren. Anschließend verstaut er sie in einem Behälter und deponiert sie auf der Oberfläche. Und das könnte zum eigentlichen Hit der gesamten Mission werden: Wenn alles nach Plan verläuft, landet in sieben Jahren ein Rover der Europäischen Weltraumorganisation ESA dort, sammelt die Proben ein und bringt sie zur Erde. In zehn Jahren könnten Forscher dann erstmals Marsgestein in ihren Laboren untersuchen.

So ausgefeilt die Instrumente auf Perseverance auch sein mögen: Sie reichen nicht im entferntesten an die Möglichkeiten von irdischen Laboren heran. Gerade die Untersuchung von Isotopen, also Varianten der chemischen Elemente, hat die Planetenforschung enorm vorangebracht. So basiert ein Großteil der heutigen Entstehungstheorie des Mondes auf der Isotopenanalyse von Gestein der Apollo-Missionen. „Wir hoffen sehr auf die Untersuchung der Proben vom Mars, die Perseverance sammeln soll“, sagt Nicole Schmitz. Sie ist auch Mitglied des Wissenschaftsteams, das entscheidet, an welchen Stellen der Rover Bodenproben nehmen soll.

Auch China setzt zum hochriskanten Sprung auf den Mars an

Eine Landung auf dem Mars ist risikoreich. Nicht umsonst misslang fast die Hälfte aller bisherigen Versuche. Mit Perseverance setzt die Nasa auf eine Technik, die schon mit Curiosity glückte. Für Chinas Nationale Raumfahrtbehörde ist der Versuch, ein Fahrzeug auf dem Roten Planeten abzusetzen ein gewaltiges technologisches Wagnis. Chinesische Sonden sind dreimal auf dem Mond gelandet, sogar schon auf der Rückseite des Erdtrabanten. Im Dezember letzten Jahres gelang es überdies, Mondproben zur Erde zu bringen. Mit diesen anspruchsvollen Missionen hat China seinen Willen und sein Können unter Beweis gestellt, in der obersten Liga der Weltraumnationen mitzumischen. Nun also ein Flug zum Mars.

Foto: Imago/Xinhua/CNSA
Simulation der chinesischen Sonde Tianwen-1 mit ihrem Rover auf dem Mars.

Die Raumsonde Tianwen-1 (zu Deutsch etwa „Himmelsfrage“) soll am 10. Februar in eine Marsumlaufbahn einschwenken. Sie verfügt über zwei Kameras zur Untersuchung der Geologie und Morphologie der Oberfläche. Ein Spektrometer misst die chemische und mineralogische Zusammensetzung, und ein Radargerät soll den Untergrund bis in hundert Meter Tiefe abtasten. Auch hier steht die Suche nach Wasser im Vordergrund.

Mit den Kameras wollen die Wissenschaftler auch einen geeigneten Landeplatz für den 240 Kilogramm schweren, mitgeführten Rover suchen. Die Landung dürfte aber wohl nicht vor Mai erfolgen. Bislang scheint nur das riesige Einschlagbecken Utopia Planitia, südlich des Landeplatzes der amerikanischen Sonde Viking 2 festzustehen. Sie setzte dort 1976 auf und übertrug bis 1980 Fotos und wissenschaftliche Daten zur Erde. Anders als Perseverance verfügt der chinesische Rover nicht über einen Greifarm oder Bohrer. Ein Spektrometer und ein Radar sollen berührungsfeie Messungen vornehmen und die Daten der Umlaufsonde ergänzen.

Arabische Sonde soll das Marswetter über ein Jahr lang erkunden

Der Dritte im Bunde der Marserkunder sind die Vereinigten Arabischen Emirate (VAE). Für sie ist der Flug zum Mars ein Riesenschritt. Allerdings gehen sie ihn nicht ganz auf eigenen Füßen. Vielmehr haben sie, wie man es von reichen Ölstaaten erwartet, einen großen Teil der Leistung eingekauft. Sowohl die Sonde namens Al-Amal („Hoffnung“) als auch zwei der drei an Bord befindlichen Messgeräte wurden maßgeblich an der Universität in Boulder, Colorado, gebaut. Sie basieren auf der Nasa-Marssonde Maven, die seit 2014 den Mars umkreist.

Der Start von Al-Amal erfolgte im Tanegashima Space Centre mit einer japanischen Rakete. Das Missionsdesign und die Navigation der Sonde übernehmen zwei amerikanische Firmen, die das Deep Space Network der Nasa zur Kommunikation mit der Sonde nutzen. Im Mohammed Bin Rashid Space Centre in Dubai werden die empfangenen Messdaten aufgearbeitet und analysiert. Bei Al-Amal geht es also vor allem darum, von den Großen zu lernen.

Wissenschaftlich im Vordergrund steht die Beobachtung des globalen Wettergeschehens über mindestens ein Marsjahr hinweg, was etwa zwei Erdjahren entspricht. Außerdem wollen die Forscher das Entweichen von Wasserstoff und Sauerstoff aus der obersten Atmosphärenschicht studieren und damit der Frage nachgehen, warum der Mars seine Atmosphäre verlor.

Foto: UAE Space Agency
Die arabische Sonde namens Al-Amal („Hoffnung“) während der Entwicklung.

Al-Amal ist aber vor allem auch eine politische Demonstration. Die VAE streben in der arabischen Welt die Führerschaft in der Raumfahrt an. Dafür gründeten sie 2014 eine nationale Raumfahrtagentur, welche die Computertechnikerin Sarah bint Yousif Al Amiri leitet. Sie ist gleichzeitig Staatsministerin für Hochtechnologie. Ein erster großer Erfolg war der Flug des VAE-Astronauten Hassa al-Mansuri zur ISS im Jahre 2019, nun also der interplanetare Jungfernflug. Er steht für eine Neuausrichtung der VAE, weg vom reinen Ölstaat hin zu einer zukunftsorientierten Nation.

„Mittlerweile sind die VAE in der arabischen Welt der ambitionierteste Staat, wenn es um Investitionen in den Weltraum geht“, sagte jüngst der Wissenschaftshistoriker Jörg Determann von der Virginia Commonwealth University School of the Arts in Katar gegenüber Spektrum der Wissenschaft. „Außerdem geht es bei Raumfahrtmissionen auch stets darum, die Jugend zu inspirieren.“ Oder in den Worten der VAE-Raumfahrtagentur: „Die Missionen werden das Humankapital der Nation durch den Wissenstransfer von internationalen Partnern stärken sowie das Wissen über die Weltraumforschung vergrößern.“ Und die Marsforscher können sich auf viele neue Daten freuen.