Washington. Vor zwanzig Jahren entwickelte Tilman Spohn eine Theorie. Er und seine Kollegen wollten erklären, warum manche Gesteinsplaneten wie die Erde ein Magnetfeld haben und andere – wie der Mars – nicht. Die Antwort, sagten sie, sei im Inneren der Planeten zu finden. Denn dort, wo sich bei der Erde ein Eisenkern befindet, könnte im Fall des Mars ein heißer geschmolzener Kern sein. Harter Kern würde bedeuten, es gibt ein Magnetfeld, flüssiger Kern, es gibt keins. Eine gute Theorie – nur schwierig zu überprüfen. Auf der Erde gibt es zwar zahlreiche geophysikalische Observatorien, den Mars jedoch haben wir bisher nur an seiner Oberfläche studiert. Doch das soll sich nun ändern.

Seit Mai war InSight unterwegs zum roten Planeten. Am Montagabend gegen landete erfolgreiche – und schickte erste Fotos von seiner neuen Heimat. Das Ziel der Nasa-Mission ist es, das Innere des Mars zu erforschen, sagt Spohn, der am Berliner DLR-Institut für Planetenforschung arbeitet. Also zum Beispiel herauszufinden, wie das Innere des Planeten überhaupt strukturiert ist, "Wir gehen davon aus, dass der Mars ähnlich aufgebaut ist wie die Erde, aber wir wissen es nicht sicher", sagt Spohn.

Wie aktiv ist der Mars?

Außerdem wollen die Forscher die Aktivität des Mars charakterisieren. Auf der Erde haben wir Vulkane, Plattentektonik, tiefe Gräben, Brüche – all diese geologischen Merkmale der Oberfläche haben ihren Ursprung in den Bewegungen im Inneren. Um die Aktivität eines Planeten zu bestimmen, kann man aber auch die Wärme, die aus dem Inneren strömt, messen. „Das kann man sich vorstellen, wie ein Motor, der kräftig arbeiten muss und dabei Wärme abgibt. Je mehr Arbeit, desto heißer ist er“, sagt Spohn. Wenn man also misst, wie heiß der Mars im Innern ist und wie viel Wärme er abgibt, kann man darauf schließen, wie aktiv er ist.

Für all diese Fragen hat InSight verschiedene Instrumente dabei. Da ist zum Beispiel das Instrument, das die Rotationsachse des Mars vermisst und so etwas über die Beschaffenheit des Materials im Inneren verraten soll. Da ist das Seismometer, das Erdbeben, Meteoriten-Einschläge und alle anderen Bewegungen misst, die den Mars erschüttern. Und da ist der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt entwickelte Mars-Maulwurf HP3 („Heat Flow and Physical Properties Package“).

Das tiefste von menschengemachte Loch auf einem fremden Planeten

HP3 soll das tiefste von Menschen verursachte Loch auf einem fremden Planeten graben. Oder besser: hämmern. Wie einen Nagel in die Wand, wird sich die Rammsonde in den Marsboden hauen. „Das Prinzip ist einfach, aber die Umsetzung war komplizierter“, sagt Spohn, der auch wissenschaftlicher Leiter des HP3-Experiments ist. Denn HP3 durfte nur wenig Strom verbrauchen und auch nicht zu viel Platz und Gewicht auf dem Lander für sich beanspruchen. Der Hammerschlagmechanismus sollte dabei mit dem unbekannten Marsboden gut klarkommen, so die Idee.

Stück für Stück wird HP3 dann in den Marsboden vordringen und die Temperatur messen. Ziel ist es, den Wärmestrom aus dem Inneren zu vermessen, um die Aktivität des Planeten zu charakterisieren. Wenn alles nach Plan läuft, wird das Loch dann fünf Meter tief sein. Denn die Temperatur der Oberfläche ändert sich durch die Jahreszeiten. „Diese Temperaturstörung wandert langsam ins Innere“, erklärt Spohn. Sie dringt etwa drei Meter tief ein. „Wenn wir also drei Meter tief kommen, müssen wir diese Störung herausrechnen“, sagt Spohn. Das heißt, HP3 muss ein ganzes Marsjahr lang messen. Wenn HP3 sich dagegen fünf Meter tief graben kann, dann sind die Messungen schon früher abgeschlossen. Derzeit ist geplant, dass HP3 Anfang Januar ausgesetzt wird. Vorausgesetzt, die Landung hat geklappt.

Die Landung ist das schwierigste

Sie ist der schwierigste Teil jeder Mission. Als InSight am Montagabend nach einer rund 485 Millionen Kilometer langen Reise in einem flachen Winkel in die Atmosphäre des Mars eindrang, musste das Hitzeschild beim Abbremsen Temperaturen von bis zu 1500 Grad standhalten. Um möglichst wenig Risiko einzugehen, wurde ein eher unspektakulärer Landeplatz gewählt. Das Landegebiet liegt südwestlich des großen Vulkankomplexes Elysium und ist weitgehend frei von größeren Steinen und Felsen. In den ersten Wochen nach der Landung müssen die Experten nun klären, wo der Roboterarm HP3 aussetzen wird.

Mit InSight wollen die Wissenschaftler allerdings nicht nur mehr über den Mars, sondern über die Entwicklung aller Gesteinsplaneten herausfinden – die Erde mit eingeschlossen. Wir hätten eine gewisse Vorstellung davon, wie sich die Gesteinsplaneten bis heute entwickelt haben, erklärt Spohn. Ein Planet startet sehr heiß ins Leben und kühlt dann herunter. Dabei gibt es im Inneren Strömungen, die wir dann als Vulkane und anderes an der Oberfläche sehen. Mit der Zeit nimmt die Aktivität ab.

Doch von den Gesteinsplaneten in unserem Sonnensystem ist die Erde der einzige Planet, der eine Plattentektonik hat – und entwickeltes Leben. Wenn wir das Innere des Mars besser verstehen, können wir es mit der Erde vergleichen – und so herausfinden, was sie so besonders macht.

Von Anna Schughart/RND