Gäbe es Straßen auf dem Mars, dann wäre "Vorsicht, Steinschlag" vermutlich das häufigste Verkehrszeichen. Was aus der Ferne aussieht wie ein erstarrter Himmelskörper, erweist sich bei näherer Betrachtung als geodynamischer Planet in permanentem Wandel. 9.300 Abstürze von Gesteinsblöcken mit mehr als einem Meter Durchmesser hat ein Berliner Planetologen-Team bei der Auswertung von Satellitenaufnahmen gezählt. Im Verlauf von vier Marsjahren waren sie allein an einem elf Kilometer langen Abhang am Rand der Eiskappe des Mars-Nordpols herabgefallen – zusammengerechnet rund 60.000 Kubikmeter Gestein.

Mehrere Tausend Veränderungen dieser Art hat ein automatisches Suchprogramm in hochaufgelösten Satellitenbildern aufgespürt, die amerikanische und europäische Marssonden seit Mitte der 1970er Jahre zur Erde funken. Bergstürze gehören dazu, aber auch neu entstandene Einschlagskrater von Meteoriten, Spuren von Staubteufeln und Stürmen, Wanderdünen oder die jahreszeitlichen Veränderungen der Eiskappen an Nord- und Südpol des Roten Planeten.

Wissenschaftler sprechen von "Change Detection" (und vermeiden lieber den sperrigen deutschen Fachausdruck: fernerkundliche Veränderungsdetektion). Es handelt sich um einen Forschungsbereich, der gerade schwer in Mode kommt. Nicht nur unser Nachbarplanet steht im Fokus. Auch für den Mond, für Asteroiden, Kometen und – mit Ausnahme von Uranus und Neptun – alle weiteren Planeten mit ihren Monden gibt es inzwischen Aufnahmen mehrerer Weltraummissionen. Detailgenau zeigen sie einzelne Regionen der Himmelskörper im Abstand von Jahren oder Jahrzehnten. Die ältesten Bilder der amerikanischen Mariner-Missionen reichen 55 Jahre zurück.

Schon lange nutzen Planetologen den zeitlichen Abstand, um nach Veränderungen zu suchen. Mit bloßem Auge ist das allerdings ausgesprochen mühselig. Der Mars ist jetzt der erste Himmelskörper, auf dem Change Detection von einer Software übernommen wird. Sie heißt iMars, die Entwicklung wurde von der EU finanziert und vom Londoner Astrophysiker Jan-Peter Muller koordiniert. Grundlage für den Vergleich ist ein dreidimensionales Modell der Marsoberfläche. Es wird aus den Bildern einer Stereokamera an Bord der europäischen Mars-Express-Sonde erstellt. Seit Januar 2004 nimmt sie systematisch die gesamte Marsoberfläche unter die Lupe, selbst fünf Meter große Objekte sind auf den Bildern zu erkennen.

Andere Marskameras haben zwar eine weit bessere Auflösung, ihre Positionen in der Umlaufbahn jedoch sind nicht so genau bekannt wie die des Mars Express. Eine exakte Positionsbestimmung aber ist die entscheidende Voraussetzung, um anschließend auch Bilder anderer Missionen nahtlos in das iMars-System zu integrieren. Automatisch werden die Fotos dafür entzerrt und in Kontrast und Farben angepasst. Das klappt sogar für die über 50.000 analogen Aufnahmen der Viking-Sonden, die den Mars bereits 1976 umkreisten. Vom Ergebnis kann sich jeder auf der Website www.i-mars.eu selber überzeugen: Man zoomt hinein in eine beliebige Marsregion und sieht sich die Fotos aus den unterschiedlichen Quellen im Zeitraffer an.

Das Überwachungsprogramm ist schnell, liefert aber viele Falschmeldungen

Planetologen interessiert vor allem die automatische Analyse. Hinter 60 Prozent der dabei herausgefilterten Ereignisse stecken tatsächlich Veränderungen der Marsoberfläche, 40 Prozent sind Falschmeldungen. Das hat die manuelle Nachkontrolle von Hunderten Treffern ergeben. In Zukunft sollen sich Laien in einem Crowdsourcing-Projekt an der Suche nach auffälligen Veränderungen beteiligen. "Menschen können vor allem flackernde Bildfolgen viel besser interpretieren als ein Algorithmus", sagt iMars-Koordinator Jan-Peter Muller. Die Freiwilligen sollen alle Veränderungen markieren, die ihnen auffallen. Anschließend versuchen Experten zu verstehen, was sie bedeuten. Erste Tests seien erfolgversprechend verlaufen.

Mullers deutscher Kollege Harald Hiesinger, Chef des Instituts für Planetologie an der Universität Münster, hält Crowdsourcing bei der Suche nach Veränderungen auf dem Mars dagegen für "relativ sinnlos". Frühere Versuche, Laien beim Zählen von Einschlagskratern auf Bildern vom Mond einzubinden, seien gescheitert. Doch auch Hiesinger hält Change Detection für einen spannenden Ansatz: "Da steckt viel Potenzial drin."

Klimawandel auf dem Mars?

Deshalb hat das Institut in Münster unter dem Namen Muted (Multi-temporal Database of Planetary Image Data) ebenfalls eine Datenbank mit rund einer Million Marsbildern aufgebaut. Anders als bei iMars wurden die verschiedenen Quellen nicht einem einheitlichen geografischen Raster zugeordnet, deshalb lassen sie sich nicht automatisch nach Veränderungen durchsuchen. "Das ist auch gar nicht so wichtig", meint Hiesinger. Er hält es für sinnvoller, dass Experten mit ihrer Erfahrung zunächst interessante Regionen identifizieren und die Bilder verschiedener Marskameras danach einzeln begutachten.

Die Eisschilde an den Polen wachsen und schrumpfen: Klimawandel auf dem Mars?

Beide Verfahren – sowohl die automatische als auch die manuelle Suche nach Veränderungen – führen zu einer wachsenden Zahl neuer Erkenntnisse. So zeigt sich, dass Meteoriteneinschläge auf dem Mars deutlich mehr neue Krater erzeugen als früher angenommen. Und das verändert die Beurteilung der geologischen Geschichte des Planeten. Denn aus der Kraterzahl kann auf das Alter der jeweiligen Region geschlossen werden. Sind nun Meteoriteneinschläge tatsächlich häufiger aufgetreten, als bei der Berechnung ursprünglich zugrunde gelegt wurde, dann muss das Alter nach unten korrigiert werden.

Dass es auf anderen Planeten überhaupt einen Wandel gibt, wusste der italienische Astronom Giovanni Cassini schon im 17. Jahrhundert. Mit seinem Teleskop hatte er das jahreszeitliche Wachsen und Schrumpfen der weißen Polkappen des Mars beobachtet. Inzwischen weiß man aus spektroskopischen Messungen, dass sie am Nordpol vor allem aus Wassereis, am Südpol dagegen aus gefrorenem Kohlendioxid bestehen und langfristigen Veränderungen unterworfen sind.

Was der Grund dafür ist und ob sich das polare Eis im Verlauf von Jahrzehnten ausdehnt oder zurückzieht, das sind bisher noch offene Fragen. Die Auswertung langer Zeitreihen von Satellitenbildern kann zur Beantwortung beitragen. Und dabei womöglich auch klären, ob es einen Zusammenhang zwischen Eisausbreitung und langfristigen Veränderungen in der Marsatmosphäre gibt. Das wäre dann mal eine Schlagzeile, die auch außerhalb der überschaubaren Menge an Experten für Aufmerksamkeit sorgen würde: Klimawandel auf dem Mars.

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