Ins Herz des roten Planeten

Meteoriteneinschläge und geologische Formationen: Bislang ging es bei der Erkundung des Mars um dessen Oberfläche. Bei der Mission „InSight“ der NASA und europäischer Partner, die am 5. Mai 2018 startet, stehen nun die „inneren Werte“ des roten Planeten im Fokus: Wie groß ist sein Kern? Ist dieser flüssig wie der äußere Erdkern oder fest wie der innere Erdkern? Wie mächtig ist die Kruste? Den Aufbau des Mars untersucht die NASA unter anderem mit dem hoch­empfindlichen Instrumenten-Paket SEIS mit sechs Seismo­metern. Das Qualifying-Model oder „Schwester­gerät“ eines der Seismo­meter wird in dieser Woche am Geo­wissenschaftlichen Gemeinschafts­observatorium (Black Forest Observatory, BFO) in Schiltach getestet, einer gemeinsamen Einrichtung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Stuttgart.

Dem Aufbau des Mars wollen die Wissenschaftler mit Aufzeichnungen von Mars­beben näher kommen. Dazu wird bei der InSight-Mission das Instrumenten­paket SEIS im Einsatz sein: Teil des Pakets sind sechs Seismometer, drei kurzperiodische, für Schwingungen bis 100 Hertz geeignet, und drei breitbandige, für Schwingungen bis zehn Hertz geeignet. „Mit jeweils einem Dreierset lässt sich die Boden­bewegung in der vertikalen und in zwei horizontalen Richtungen erfassen“, sagt Rudolf Widmer-Schnidrig vom BFO.

Entwickelt haben die Mars­seismometer Ingenieure im französischen Toulouse und Pasadena, USA, in hoch­technisierten Reinraum-Laboren – im Geo­wissenschaftlichen Gemeinschafts­observatorium des KIT und der Universität Stuttgart können sie die Mess­instrumente nun unter optimalen terrestrischen Bedingungen charakterisieren. Beim nun laufenden zweiten Test geht es um die Leistungsfähigkeit eines der Breitband-Seismometer, nachdem vor einem Jahr am BFO bereits zwei kurz­periodische Seismo­meter getestet wurden.

„Am BFO haben wir exzellente Mess­bedingungen: Die Boden­unruhe ist besonders gering und wir betreiben Seismo­meter, deren Daten zu den rausch­ärmsten im globalen Vergleich gehören“, so Widmer-Schnidrig. Zudem sei das BFO eines der wenigen seismologischen Observatorien, in denen Wissenschaftler und Techniker vor Ort arbeiten. „Damit können wir bei Instrumenten­tests jederzeit Support leisten, der an anderen seismischen Stationen nicht vorhanden ist.“

Das Stollensystem des ehemaligen Erzbergwerks in Schiltach im Schwarzwald liegt vollständig im Granit. Der innere Teil des Stollens, der die Mess­kammern für die Instrumente enthält, ist durch zwei Druckschleusen von der Außen­welt abgeschirmt. Dieser Teil des Stollens liegt etwa 150 Meter unter der Erd­oberfläche. Die dadurch erreichte Abschirmung der Instrumente vor dem Einfluss direkter Luftdruck- und Temperatur­schwankungen sowie eine Entfernung von mehr als fünf Kilometer zu zivilisatorischen Störquellen wie Industrie oder Verkehr machen das BFO zu einem außer­gewöhnlich ruhigen Mess­standort.

KIT / DE