Über dreißig Jahre ist es her, dass die Viking-Sonden der Nasa die ersten biologischen Experimente auf dem Mars durchführten. In kleinen Hightech-Laboren fahndeten sie nach Stoffwechselprodukten und Hinweisen auf Photosynthese. Allerdings ohne Erfolg: Nur Wasser und Kohlendioxid konnten sie nachweisen.

Die Raumsonde Phoenix soll nun die Mission der Viking-Sonden fortführen. Am 4. August startete sie vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral in Florida ins Weltall. Nach fast zehn Monaten und einer 680 Millionen Kilometer langen Reise soll sie dann auf dem Mars aufsetzen, um die wechselvolle Geschichte des marsianischen Wassers zu erforschen und mögliche Hinweise auf ehemaliges Leben aufzuspüren.

Als Zielgebiet favorisieren die Forscher derzeit ein Gebiet namens Green Valley bei etwa 69 Grad nördlicher Breite. Hier erwarten sie innerhalb einer Tiefe von nur dreißig Zentimetern unter der Oberfläche reichliche Mengen an Wassereis. Bislang hat noch kein anderer Landeroboter die eisigen Polarregionen des Roten Planeten untersucht.

Während des weniger als acht Minuten dauernden Landemanövers wird die Sonde in die Marsatmosphäre eindringen und durch Hitzeschild, Fallschirm sowie zwölf koordinierte Raketentriebwerke von ihren anfänglichen 250 000 Kilometer pro Stunde bis auf null abgebremst. Fast die Hälfte aller bisherigen Landemissionen hat den Aufprall auf den Planeten nicht überlebt, sodass die Entwickler von Phoenix besonderes Augenmerk auf diesen Punkt der Mission legten.

Mit Hilfe eines Roboterarms kann Phoenix nach erfolgreicher Landung bis zu einen Meter tiefe Löcher in den trockenen Marsboden graben, um nach einer Eisschicht zu suchen. Der Robotic Arm (RA) ist ein Ausleger am Phoenix-Lander, der insgesamt 2,35 Meter lang ist, mehrere Gelenke hat und in einer Schaufel endet. In vier Freiheitsgraden beweglich, kann er Bodenproben von der Oberfläche und von oberflächennahen Schichten entnehmen und in den Laborinstrumenten MECA und TEGA untersuchen.

Der Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer (MECA) besteht aus vier Teilexperimenten: einem Optischen Mikroskop (OM), einem Rasterkraftmikroskop (AFM), einer Sonde zur Messung der Wärme- und Stromleitfähigkeit (TECP) und einem nasschemischen Labor (WCL), in dem die Proben in Wasser gelöst und untersucht werden. MECA soll die chemische Zusammensetzung des Marsbodens anhand des pH-Werts, der Leitfähigkeit von Wärme und Strom, seiner Mineralogie, Körnung oder Farbe charakterisieren.

Der Thermal Evolved Gas Analyzer (TEGA) ist hingegen eine Kombination aus acht kleinen Schmelzöfen und einem Massenspektrometer. In den Öfen wird die Marserde samt Eis auf bis zu tausend Grad Celsius erhitzt, wobei das Instrument den Phasenübergang von festem zu flüssigem Zustand beobachtet – so lassen sich Rückschlusse auf die chemische Zusammensetzung schließen. Entweichendes Gas wird im Massenspektrometer untersucht und bestimmt.

Insgesamt neunzig Marstage – etwas mehr als 91 Erdentagen – wird Phoenix auf diese Weise in seiner Primärmission den Marsboden erforschen und nach Wasser und eventuell organischen Molekülen suchen. Flüssiges Wasser gilt als eine Bedingung für die Entwicklung allen Lebens wie es auf der Erde vorkommt. An der Oberfläche des Mars kann es wegen des geringen atmosphärischen Drucks und der tiefen Temperaturen allerdings kein flüssiges Wasser geben.

Weitere sechzig Marstage wird die Sonde dann das marsianische Klima erkunden. Meteorologische Geräte messen täglich die Verteilung von Staub- und Eispartikeln in der Atmosphäre sowie Temperatur und Druck. Die Daten helfen den Wissenschaftlern zum Beispiel, das frühere Klima auf dem Mars zu simulieren und zukünftige Wetterprozesse vorhersagen zu können.

Über die gesamte Zeit können die Wissenschaftler mit mehreren Kameras an Bord von Phoenix gestochen scharfe Aufnahmen der Landestelle machen – selbst Gegenstände mit nur 16 Mikrometer Größe können diese noch auflösen. Zudem sind auch Panoramaaufnahmen oder 3-D-Aufnahmen möglich.

Verantwortlich für den Betrieb der Sonde ist die Universität von Arizona in Verbindung mit dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) der Nasa. Der Gesamtaufwand für Phoenix beträgt inklusive Start und Betriebskosten etwa 420 Millionen Dollar; der deutsche Beitrag beläuft sich auf etwa ein Prozent dieser Summe. Eigentlich sollte Phoenix, damals noch unter dem Namen Mars Surveyor Lander 2001, schon vor sechs Jahren zum Mars fliegen. Nach dem Misserfolg des Mars Polar Lander im Jahr 1999 wurde er allerdings eingemottet.