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19.03.2018

Mars-Mission: Instrumententest im Schwarzwald

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 Wissenschaftlerinnen und 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, d. h. für Schwingungen bis 100 Hertz geeignet, und drei breitbandige, d. h. für Schwingungen bis 10 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 (Industrie, Verkehr) machen das BFO zu einem außergewöhnlich ruhigen Messstandort.