Münster und die Mars-Mission: Planetologen der WWU Münster entwickeln Mars-Spektrometer

Das Institut für Planetologie der Universität Münster unter Leitung von Prof. Dr. Elmar K. Jessberger ist an einem Experiment beteiligt, mit dem das für die Suche nach Leben auf dem Mars wichtige geochemische Umfeld analysiert werden kann. Ein neu entwickeltes und für den schwierigen Einsatz auf dem „roten Planeten“ geeignetes optisches Spektrometer wurde am Dienstag, 16. Januar 2007, in Münster vorgestellt.

Prof. Jessberger hatte das Experiment zur Analyse der stofflichen und mineralogischen Zusammensetzung des Bodens und der Gesteine des Mars zusammen mit einer internationalen Wissenschaftlergruppe der ESA bereits 2003 vorgeschlagen. In einem ersten Schritt wurde gemeinsam mit der Schwetzinger Firma von Hoerner & Sulger und dem Institute for Analytical Sciences (ISAS) in Berlin zunächst das notwendige Spektrometer entwickelt und gebaut, das für den Einsatz im Weltraum nicht nur extrem leistungsfähig, sondern auch äußerst kompakt, leicht und stabil sein muss. Im Endzustand wird das Spektrometer für den Mars-Einsatz die Größe einer Cola-Dose haben.

Für Prof. Jessberger ist das für den Laien eher unscheinbare Gerät vom Prinzip und Aufbau her „eigentlich ganz einfach“: Ein Laserpuls wird auf die zu analysierende Probe, im Ernstfall ein kleines Stück Marsgestein gerichtet, und verdampft eine winzige Menge des Gesteins. Wenn die Energie des Laserpulses ausreichend hoch ist, wird ein Plasma erzeugt, eine Wolke aus Ionen und Elektronen. Die geladenen Teilchen vereinigen sich dann wieder und erzeugen dabei Licht. Die Wellenlängen dieses Lichts sind elementspezifisch und ihre Intensität ist proportional zu den Konzentrationen. Prof. Jessberger: „Wir erhalten so die chemische Zusammensetzung des gelaserten Mars-Gesteins“.

Um die charakteristischen Emissionslinien der chemischen Elemente, aus denen die unbekannten Proben bestehen, ausreichend trennen zu können, muss ein Spektrum mit einer Gesamtlänge von über 30 Zentimetern erzeugt werden. Auf dem Mars-Landesfahrzeug wird aber für das ganze Spektrometer nur ein sehr begrenzter Raum von etwa 17 Zentimetern zur Verfügung stehen. Die Wissenschaftler und Techniker des ISAS in Berlin haben dies auf den ersten Blick unlösbare Problem mit der Entwicklung eines Miniatur-Spektrometers gelöst. Dieser neuartige Typ teilt das Gesamtspektrum, das sich vom Ultraviolett bis zum Infrarot erstreckt, in etwa 70 kurze Teilspektren auf, die nebeneinander auf einem quadratischen Chip von nur 8 Millimeter Kantenlänge abgebildet werden können.

Im Institut für Planetologie der WWU Münster werden neben der Leitung der technischen Entwicklung einzelner Komponenten des Experiments durch Prof. Jessberger und seine Mitarbeiterin Diplom-Geophysikerin Isabelle Rauschenbach wesentliche wissenschaftliche Beiträge zu seiner Anwendung unter Mars-Bedingungen geleistet.