Mars (Planet)
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| Eigenschaften des Orbits | |
| Aphel | 249,23 Mio. km 1,666 AE |
| Mittlerer Radius | 227,92 Mio. km 1,524 AE |
| Perihel | 206,62 Mio. km 1,381 AE |
| numerische Exzentrizität | 0,0935 |
| Siderische Periode | 686,98 Tage (Marsjahr) |
| Synodische Periode | 779,94 Tage |
| Ø Orbitalgeschwindigkeit | 24,1309 km/s |
| Bahnneigung | 1,85° |
| Kleinster Erdabstand | 55,7 Mio. km |
| Größter Erdabstand | 401,3 Mio. km |
| Physikalische Eigenschaften des Planeten | |
| Durchmesser am Äquator | 6794 km |
| Oberflächeninhalt | 144 Mio. km2 (0,28-fache der Erde) |
| Masse | 6,4185 × 1023 kg (0,107 Erdenmassen) |
| Mittlere Dichte | 3,933 g/cm3 |
| Ø Fallbeschleunigung an der Oberfläche |
3,71 m/s² (0,379-fache der Erde) |
| Rotationsperiode | 24 Std. 37 Min. 22 Sek. |
| Neigung der Drehachse | 25,19° |
| Albedo | 0,15 |
| Fluchtgeschwindigkeit | 5,03 km/s |
| Temperatur an der Oberfläche |
Min (Polkappen im Winter): |
| Eigenschaften der Atmosphäre | |
| Druck | 6,36 mbar |
| Kohlendioxid | 95,32% |
| Stickstoff | 2,7% |
| Argon | 1,6% |
| Sauerstoff | 0,13% |
| Kohlenmonoxid | 0,08% |
| Wasser | 210 ppm |
| Stickstoffmonoxid | 100 ppm |
| Neon | 2,5 ppm |
| Krypton | 300 ppb |
| Xenon | 80 ppb |
| Ozon | 30 ppb |
| Methan | 10,5 ppb |
| Sonstige Daten | |
| Anzahl der Satelliten | 2, Phobos und Deimos |
Der Mars ist, von der Sonne her gesehen, der vierte Planet in unserem Sonnensystem. Er wird zu den erdähnlichen (terrestrischen) Planeten gerechnet. Aufgrund seiner (blut)roten Farbe wurde der Mars nach dem römischen Kriegsgott Mars benannt und wird auch oft als der Rote Planet bezeichnet.
Symbolisiert wird Mars durch einen Kreis mit einem schräg nach oben zeigenden Pfeil: ♂
Das Zeichen, das einen Schild mit einem dahinter stehenden Speer darstellen soll, steht für den römischen Kriegsgott. Mittlerweile wird es in der Naturwissenschaft auch für einzelne männliche Lebewesen verwendet.
Mars besitzt zwei kleine, unregelmäßig geformte Monde.
Wegen seiner mysteriösen roten Färbung hat der Mars schon immer die Menschen fasziniert. Die Färbung selbst verdankt der Planet Eisenoxid-Staub, der sich auf der Oberfläche und in der Atmosphäre verteilt hat. Somit ist der Mars ein „rostiger“ Planet.
Bahndaten
Mars bewegt sich in einem Abstand von 206,62 bis 249,23 Millionen km in 686,98 Tagen auf einer elliptischen Bahn um die Sonne. Die Bahnexzentrizität (Abweichung von der Kreisform) beträgt 0,0935, wobei die Bahn 1,85° gegen die Ekliptik geneigt ist. Mars besitzt nach Pluto und Merkur die exzentrischste Bahn aller großen Planeten im Sonnensystem.
Physikalische Eigenschaften
Der Mars besitzt etwa den halben Durchmesser der Erde, ein Viertel ihrer Oberfläche und ein Zehntel ihrer Masse. Die Fallbeschleunigung auf seiner Oberfläche beträgt 3,71 m/s², dies entspricht etwa 38% der irdischen.
Mars besitzt eine dünne Atmosphäre.
Er rotiert in rund 24 Stunden und 37 Minuten um die eigene Achse. Da die Rotationsachse des Planeten um 25°12' gegen die Bahnebene geneigt ist, gibt es – wie auf der Erde - Jahreszeiten. Sie haben jedoch fast die doppelte Dauer der irdischen Jahreszeiten, da ihnen das Marsjahr (687 Tage) zugrunde liegt.
Das Magnetfeld des Mars ist nur sehr schwach ausgeprägt.
Atmosphäre und Klima
Mars besitzt eine sehr dünne Atmosphäre, die zu 95% aus Kohlendioxid besteht. Daneben kommen noch 2,7% Stickstoff, 1,6% Argon, geringe Anteile an Sauerstoff und Kohlenmonoxid sowie Spuren von Wasserdampf und anderen Verbindungen oder Elementen vor.
Im Jahre 2003 konnten mittels erdgestützter Teleskope Spuren von Methan nachgewiesen werden. Das Vorhandensein des instabilen Gases Methan in der Atmosphäre weist darauf hin, dass auf dem Mars „Methanquellen“ vorhanden sein müssen oder zumindest vor hunderten von Jahren existierten. Als Quellen kommen aktiver Vulkanismus, Kometeneinschläge oder sogar methanproduzierende Mikroorganismen in Betracht. Das Methan ist nicht gleichmäßig verteilt, sondern weist ein Muster etwas erhöhter Konzentrationen auf. Offensichtlich wird oder wurde der Nachschub an Methan kurzfristig unterbrochen, bevor es sich gleichmäßig in der Atmosphäre verteilen konnte. Derzeit werden Untersuchungsprogramme aufgestellt, um zu klären welche Quellen in Frage kommen. Bei der biologischen Erzeugung von Methan auf der Erde entsteht fast immer Ethan als Begleitgas, während bei einer vulkanische Entstehung Schwefeldioxid freigesetzt wird. Die Messung dieser Gase in der Marsatmosphäre könnte eine Klärung bringen.
Der atmosphärische Druck beträgt auf der Oberfläche des Mars nur 6,36 mbar. Im Vergleich zu durchschnittlich 1013 mbar auf der Erde sind dies nur 0,75% und entspricht dem Luftdruck der Erdatmosphäre in 35 km Höhe.
Die dünne Marsatmosphäre kann nur wenig Sonnenwärme speichern, daher sind die Temperaturunterschiede auf der Oberfläche sehr groß. Die Temperaturen erreichen im Sommer (bezogen auf das Marsjahr) in Äquatornähe etwa 20 °C am Tag und bis zu -85 °C in der Nacht.
Abhängig von den Jahreszeiten und der Intensität der Sonneneinstrahlung finden in der Atmosphäre dynamische Vorgänge statt. Die vereisten Polkappen schmelzen teilweise ab und sublimierter Wasserdampf bildet ausgedehnte Zirruswolken. Während des Marsfrühjahrs können in den ausgedehnten flachen Ebenen heftige Staubstürme auftreten, die mitunter große Teile der Marsoberfläche verhüllen.
Die Aufnahmen von Marssonden zeigen mitunter Windhosen, die über die Marsebenen ziehen und auf dem Boden dunkle Spuren hinterlassen.
Mars erscheint uns heute als trockener Wüstenplanet. Die bislang vorliegenden Ergebnisse der Marsmissionen lassen jedoch den Schluss zu, dass die Marsatmosphäre in der Vergangenheit (vor Milliarden Jahren) wesentlich dichter war und auf der Oberfläche des Planeten reichlich flüssiges Wasser vorhanden war.
Die Atmosphäre wurde offensichtlich im Laufe der Zeit vom Sonnenwind regelrecht abgetragen und in den Weltraum mitgerissen. Dies wurde durch die geringe Schwerkraft des Planeten und sein schwaches Magnetfeld begünstigt, dass kaum Schutz vor den hochenergetischen Partikeln der Sonne bietet.
Vermutlich befinden sich unter der Oberfläche noch größere Mengen an Wasser in Form von Eis.
Geologie
Über den inneren Aufbau des Mars ist nur wenig bekannt, da bislang nur begrenzt seismische Messungen vorgenommen werden konnten. Es wird davon ausgegangen, dass Mars einen relativ kleinen metallischen Kern besitzt.
Auffallend ist die „Zweiteilung“ des Mars – die nördliche und die südliche Hemisphäre unterscheiden sich deutlich, wobei man von den Tiefebenen des Nordens und den Hochländern des Südens sprechen kann.
Auf der nördlichen Halbkugel sind flache, sand- und staubbedeckte Ebenen vorherrschend, die Namen wie Utopia Planitia oder Amazonis Planitia erhielten. Dunkle Oberflächenmerkmale, die in Teleskopen sichtbar sind, wurden einst für Meere gehalten und erhielten Namen wie Mare Erythraeum, Mare Sirenum oder Aurorae Sinus. Die ausgedehnteste dunkle Struktur, die von der Erde aus gesehen weren kann ist Syrtis Major, die „große Syrte“.
Die südliche Halbkugel ist durchschnittlich mehrere Kilometer höher als die nördliche und besteht aus geologisch älteren Formationen. Die Südhalbkugel ist zudem stärker verkratert.
Die deutlichen Unterschiede der Topografie können durch innere Prozesse oder aber ein Impaktereignis verursacht worden sein. In letzterem Fall könnte in der Frühzeit der Marsentstehung ein größerer Himmelskörper, etwa ein Asteroid, auf der Nordhalbkugel eingeschlagen sein und die silikatische Kruste durchschlagen haben. Aus dem Innern könnte Lava ausgetreten sein und das Einschlagbecken ausgefüllt haben.
Mars besitzt zwei auffällige Polkappen, die zum größten Teil aus gefrorenem Kohlendioxid (Trockeneis) sowie einem geringen Anteil an Wassereis zusammengesetzt sind. Wenn im Sommer die jeweiligen Polkappen teilweise abschmelzen, werden darunter Ablagerungen aus Gestein sichtbar. Im Marswinter nimmt der Durchmesser der sonnenabgewandten Polkappe durch ausfrierendes Kohlendioxid wieder zu.
Längs des Marsäquators verläuft das größte bekannte Canyonsystem des Sonnensystems. Das Valles Marineris erstreckt sich über 4000 km und ist stellenweise bis zu 7 km tief. Es handelt sich um einen gewaltigen tektonischen Bruch, der nach Westen hin in einer chaotisch anmutenden Region mit zahlreichen Einbrüchen und Gräben mündet.
Nordwestlich des Valles Marineris liegt die Tharsis-Region, ein ausgedehntes Gebiet mit erloschenen Schildvulkanen. Der höchste, Olympus Mons, stellt mit einer Höhe von 27 km die höchste Erhebung im Sonnensystem dar. Die Tharsis-Region bildet eine gewaltige Wulst auf der Mars-Lithosphäre mit einer Ausdehung von etwa 4.000 x 3.000 km.
Offensichtlich stehen die Tharsis-Region und das Valles Marineris in ursächlichem Zusammenhang. Möglicherweise haben Vulkanische Kräfte die Oberfläche des Planeten empor gedrückt, wobei die Kruste im Bereich des Valles Marineris regelrecht aufgerissen wurde.
Eine weiteres, wenn auch weniger ausgedehntes vulkanisches Gebiet ist die Elysium-Region nördlich des Äquators. Die größten Vulkane sind Elysium Mons und Albor-Tholus.
Auf der Südhalbkugel sind zahlreiche Impaktkrater sichtbar. Der größte, Hellas Planitia – das Hellas Einschlagbecken – hat einen Durchmesser von etwa 2.000 x 1.600 km.
An den Landestellen der Marssonden sind Gesteinsbrocken, sandige Böden und Dünen sichtbar. Die Gesteine weisen an der Oberfläche eine blasenartige Struktur auf. Sie ähneln in ihrer Zusammensetzung irdischen Basalten. Die Böden sind offensichtlich durch die Verwitterung von eisenhaltigen vulkanischen Basalten entstanden.
Auf der Marsoberfläche verlaufen Stromtäler, die mehrere hundert Kilometer lang und mehrere Kilometer breit sein können. Die Täler beginnen ziemlich abrupt und haben keine Zuflüsse. Die meisten verlaufen nördlich des Valles Marineris und laufen in einer ausgedehnten Ebene namens Chryse Planitia zusammen. In den Tälern erheben sich mitunter stromlinienförmige Inseln.
Die Täler weisen auf eine vergangene Flutperiode hin, bei der über einen geologisch relativ kurzen Zeitraum große Mengen Wasser geflossen sein müssen. Es könnte sich um Wassereis gehandelt haben, dass sich unter der Marsoberfläche befand, durch vulkanische Prozesse geschmolzen wurde und dann abgeflossen ist.
Darüber hinaus finden sich an Abhängen und Kraterrändern Spuren von Erosionen, die möglicherweise ebenfalls durch flüssiges Wasser verursacht wurden.
Messungen der Magnetfeldlinien durch die Sonde Mars Global Surveyor ergaben, dass Teile der planetaren Kruste unterschiedliche magnetisiert sind, wobei gleichgerichtet Bänder von etwa 1000 km Länge und 150 km Breite auftreten. Ihre Größe und Verteilung entspricht einem magnetischen Muster, das in ähnlicher Form auch auf dem Meeresboden der Erde auftritt. Einer im Jahre 1991 entwickelten Theorie nach, die allerdings noch nicht bestätigt werden konnte, können derartige Muster das Ergebnis von Plattentektonik sein. Derartige Prozesse könnten die Entstehung einer dichteren Atmosphäre begünstigt haben, wobei kohlenstoffreiches Gestein aus dem Marsinnern an die Oberfläche gelangten.
Die Marssonde Opportunity fand im Gebiet des Meridiani Planum millimetergroße Kügelchen des Eisenminerals Hämatit. Diese könnten sich vor Milliarden Jahren unter Einwirkung von Wasser abgelagert haben. Darüber hinaus wurden Minerale vorgefunden, die aus Schwefel-, Eisen- oder Bromverbindungen aufgebaut sind, wie z.B. Jarosit. Auf der entgegen gesetzten Hemisphäre des Mars fand die Sonde Spirit in den "Columbia Hills" das Mineral Goethit, das ausschließlich unter dem Einfluss von Wasser gebildet werden kann.
Entstehungsgeschichte
Anhand der geologischen Formationen an seiner Oberfläche kann die Entstehungsgeschichte des Planeten abgeleitet werden.
Die ältesten Formationen, wie Hellas Planitia und die verkraterten Hochländer, wie Noachis Terra, wurden in der so genannten Noachischen Periode gebildet. In dieser Phase wurde die Verfestigung der äußeren Gesteinskruste abgeschlossen, die zu diesem Zeitpunkt noch einem heftigen Bombardement von Meteoriten ausgesetzt war. Die Zweiteilung der Marskruste setzte ein, wobei die nördlichen Tiefländer gebildet wurden und starke vulkanische Eruptionen stattfanden. Große Ablagerungen an Sedimenten und vulkanischen Laven und Aschen bedeckten weite Teile des Planeten. Diese wurden an vielen Stellen wieder durch Wind und Wasser abgetragen und ließen ein Netzwerk von Tälern zurück.
Das geologische „Mittelalter“ des Mars wird als Hesperianische Periode bezeichnet. In diesem Zeitraum flossen riesige Lavamengen aus ausgedehnten Spalten, und bildeten Ebenen, wie Hesperia Planum. In dieser Periode entstanden auch die ältesten Vulkane der Tharsis- und der Elysium-Region, wobei die Gesteinskruste stark verformt wurde und sich das Valles Marineris ausbildete. Es bildeten sich die gewaltigen Stromtäler in denen große Wassermengen flossen und sich stellenweise aufstauten.
Das jüngste geologische Zeitalter des Mars wird als Amazonische Periode bezeichnet. In dieser Phase bildeten sich die jüngeren Vulkane der Tharsis-und der Elysium-Region aus denen große Lavamassen flossen und weite Ebenen, wie Amazonis Planitia , ausbildeten.
Gegenwärtig wird die Oberfläche des Mars hauptsächlich durch Winderosion und Hangabrutschungen geformt.
Monde
Zwei kleine Monde, Phobos und Deimos ("Furcht" und "Schrecken") umkreisen den Mars. Sie wurden 1877 von dem US-amerikanischen Astronomen Asaph Hall entdeckt und nach den in der Ilias überlieferten beiden Pferden, die den Wagen des Kriegsgottes Ares (lat. Mars) ziehen, benannt.
Phobos und Deimos sind zwei unregelmäßig geformte Felsbrocken. Möglicherweise handelt es sich um Asteroiden , die von der Gravitation des Mars eingefangen wurden.
Ihre Existenz war schon lange vorher mehrmals beschrieben worden, zuletzt von Voltaire, der in seiner 1750 erschienenen Geschichte Micromégas über zwei Marsmonden schreibt. Es ist wahrscheinlich, dass Voltaire diese Idee von Jonathan Swift übernommen hat, dessen Buch Gullivers Reisen 1726 erschienen war. Darin wird im dritten Teil beschrieben, die Astronomen des Landes Laputa hätten
- ebenfalls zwei kleinere Sterne oder Satelliten entdeckt, die um den Mars kreisen, wovon der innere vom Zentrum des Hauptplaneten genau drei seiner Durchmesser entfernt ist und der äußere fünf.
Damit hat er das Bahnverhalten der Monde für die damalige Zeit erstaunlich gut vorhergesagt. Es wird vermutet, dass Swift von einer Fehlinterpretation Johannes Keplers gehört hatte. Dieser hatte das Anagramm, das Galileo Galilei 1609 an ihn schickte, um ihm die Entdeckung der Phasen der Venus mitzuteilen, als die Entdeckung zweier Marsmonde aufgefasst.
Daten zu Phobos und Deimos
| Phobos | Deimos | |
| Mittlerer Abstand vom Marszentrum | 9270 km | 23400 km |
| Mittlerer Abstand vom Mars bei mittlerer Opposition (von der Erde aus gesehen): | 24,6 ´´ | 1 ´ 1,8´´ |
| Mittlere siderische Umlaufszeit: | 7 Stunden 39 Minuten 13 Sekunden | 1 Tag 6 Stunden 17 Minuten 51,4 Sekunden |
| Mittlere synodische Umlaufszeit: | 7 Stunden 39 Minuten 26,6 Sekunden | 1 Tag 6 Stunden 21 Minuten 15,7 Sekunden |
| Bahnneigung zum Marsäquator: | 1°,1 | 1°,8 |
| Bahnexzentrizität: | 0,0210 | 0,0028 |
| Mittlere Oppositionshelligkeit: | 11,6m | 12,8m |
| Maximale scheinbare Helligkeit, vom Mars gesehen: | -3,9m | -0,1m |
| Entweichgeschwindigkeit (km/s): | 0,016 | 0,008 |
| Durchmesser (km): | 27 * 22 * 18 | 15 * 12 * 10 |
| Dichte (g pro cm³): | 2,0 | 1,7 |
Erforschung
In früheren Zeiten
Tycho Brahe (1546-1601) maß die Planetenpositionen des Mars mittels Mauerquadrant recht genau und schuf damit die Voraussetzung für Johannes Kepler (1577-1630), der aufgrund Brahes Aufzeichnungen die elliptische Bahn des Planeten berechnete und die drei Keplerschen Gesetze ableitete.
Christiaan Huygens (1629-1695) entdeckte eine dunkle, dreieckige Zone (Syrtis Major) auf der Marsoberfläche. Aus deren Positionsveränderungen errechnete er die Eigenrotation des Mars von rund 24,5 Stunden (heutiger Wert: 24,623 h).
Giovanni Domenico Cassini beschrieb 1666 die weißen Polkappen des Mars.
Wilhelm Herschel (1738-1822) bestimmte 1784 die Neigung der Rotationsachse gegenüber der Umlaufbahn.
Wilhelm Beer fertigte 1830 die erste Marskarte an.
Giovanni Schiaparelli (1835-1910) nahm 1877 auf der Marsoberfläche linienartige Strukturen wahr, die er „Canali“ (italienisch: Graben) nannte und in einer detaillierten Karte einzeichnete. Schiaparelli machte zunächst keine Angaben über den Ursprung der Strukturen, doch wurden diese als Kanäle und somit als Werk intelligenter Marsbewohner interpretierte. Auf älteren Marskarten sind die Kanäle, die zudem Namen erhielten, eingezeichnet. Während weitere Astronomen seine Beobachtungen bestätigten, wurde die Existenz der Kanäle von anderen Astronomen angezweifelt. Erst der Vorbeiflug der amerikanischen Mariner-Sonden beendete die Spekulationen. Fotos der Marsoberfläche zeigten keine Anzeichen von Kanälen. Diese waren offensichtlich das Ergebnis von optischen Täuschungen.
Raumfahrtzeitalter
Viele unbemannte Raumsonden sind schon zum Mars geschickt worden, einige waren sehr erfolgreich, aber eine bemerkenswert hohe Anzahl von ihnen versagte. Bei einigen der Fehler handelte es sich schlicht um menschliches Versagen, aber bei vielen anderen ist der Grund für das Scheitern unbekannt. Im Gegensatz zum Erdmond gibt es bis heute keine Gesteinsproben, die vom Mars zurückgebracht wurden, so dass Marsmeteorite die einzige Möglichkeit sind, Material vom Mars in irdischen Laboratorien zu erforschen.
Zwei sowjetische Sonden wurden im Oktober 1960 gestartet, um am Mars vorbeizufliegen, erreichten aber noch nicht einmal die Erdumlaufbahn. 1962 versagten drei weitere sowjetische Sonden, zwei von ihnen blieben im Erdorbit, die dritte verlor auf dem Weg zum Mars den Kontakt mit der Erde. Auch ein weiterer Versuch im Jahre 1964 schlug fehl.
Zwischen 1962 und 1973 wurden 10 Mariner-Raumsonden vom Jet Propulsion Laboratory der NASA entwickelt und gebaut, um das innere Sonnensystem zu erforschen. Es waren relativ kleine Sonden, die meistens nicht einmal eine halbe Tonne wogen. Mariner 3 und Mariner 4 waren identische Raumsonden, die am Mars vorbeifliegen sollten.
Mariner 3 wurde am 5. November 1964 gestartet, aber die Transport-Verkleidung löste sich nicht richtig und die Sonde erreichte den Mars nicht.
Drei Wochen später, am 28. November 1964, wurde Mariner 4 erfolgreich auf eine achtmonatige Reise zum roten Planeten geschickt. Am 14. Juli 1965 flog die Sonde am Mars vorbei und lieferte die ersten Nahaufnahmen - insgesamt 22 Fotos - des Planeten.
Die Bilder zeigten mondähnliche Krater, von denen einige von Frost bedeckt zu sein scheinen.
1969 folgten Mariner 6 und Mariner 7 und lieferten insgesamt 200 Fotos.
1971 missglückte der Start von Mariner 8, dafür erhielt die NASA von Mariner 9 mehrere 1000 Bilder.
Ebenfalls 1971 landete mit der sowjetischen Mars 3 die erste Sonde weich auf dem Mars, nachdem Mars 2 wenige Tage zuvor gescheitert war; der Funkkontakt brach jedoch 20 Sekunden nach der Landung ab.
In den 1970er Jahren landeten die Viking-Sonden erfolgreich auf dem Mars und lieferten die ersten Farbbilder sowie Daten von Bodenproben: Viking 1 schaffte am 20. Juni 1976 als erste US-amerikanische Sonde eine weiche Landung. Die Sowjetunion versuchte noch weitere Landungen auf dem Mars, scheiterte jedoch.
Die einzigen Raumsonden die in den 1980er zum Mars flogen, waren die beiden sowjetischen Fobos-Sonden. Sie wurden 1988 von Baikonur aus gestartet und sollten den Mars und seinen Mond Phobos untersuchen. Dafür waren sie im Rahmen einer internationalen Kooperation neben sowjetischen auch mit zahlreichen westlichen Instrumenten bestückt. Der Kontakt zu Fobos-1 brach jedoch schon auf dem Weg zum Mars ab, so dass nur Fobos-2 eine Marsumlaufbahn erreichte. Aber bereits nach einem Monat Operationszeit brach der Kontakt zu Fobos-2 wegen eines falschen Ingenieur-Kommandos ebenfalls ab.
1992 wurde die US-Sonde Mars Observer gestartet. Sie ging 1993 kurz vor dem Einschwenken in die Umlaufbahn verloren.
1996 sollte die erste seit zem Zusammenbruch der Sowjetunion russische Raumsonde Mars 96 starten. Doch versagte am 16. November 1996 die Proton-Trägerrakete, so dass Mars 96 nach nur einem Tag in einer niedrigen Erdumlaufbahn wieder in die Erdatmospäre eintrat und verglühte.
Besonderes Aufsehen erregte 1997 der Mars Pathfinder, bei dem zum ersten Mal ein kleines Fahrzeug - das Marsmobil (Rover) Sojourner - 16.000 Bilder von der Umgebung der Landestelle machen konnte.
Eine weitere erfolgreiche Mission war 1997 der Mars Global Surveyor, bei der die Marsoberfläche in einer hohen Auflösung kartografiert wird; dieser Satellit umkreist noch heute (Januar 2005) den Mars.
Die Marssonden Mars Climate Orbiter (ging wegen grobem Programmierfehler in der Navigation verloren) und Mars Polar Lander (aus unbekannten Gründen bei der Landung verschollen) stellten 1999 herbe Rückschläge für die Marsforschung dar.
Auch die 1998 gestartete japanische Raumsonde Nozomi konnte den Mars nicht erreichen. Seit dem 24. Oktober 2001 umkreist außer dem Global Surveyor noch 2001 Mars Odyssey den roten Planeten, der spezielle Instrumente zur Fernerkundung von Wasservorkommen an Bord hat.
Von den bis 2002 insgesamt 33 Missionen zum Mars waren nur 8 erfolgreich, allesamt US-amerikanisch.
Am 2. Juni 2003 startete im Rahmen der ersten europäischen Mars-Mission die ESA-Raumsonde Mars Express mit dem Landegerät Beagle 2 erfolgreich zum Mars. Beagle 2 landete am 25. Dezember 2003 auf der Marsoberfläche, allerdings konnte der Kontakt niemals aufgebaut werden, so dass angenommen wird, dass Beagle 2 bei der Landung auf der Oberfläche zerschellte. Mars Express arbeitet jedoch erfolgreich in der Marsumlaufbahn und konnte z.B. viele Aufhahmen von Formationen machen, von denen man annimmt, dass sie ausgetrocknete oder ausgefrorene Flusstäler sind.
Am 10. Juni 2003 wurde die US-amerikanische Marssonde Spirit (MER-A) zum Mars gestartet. An Bord befand sich ein Geländefahrzeug (Rover), welches nach der Landung drei Monate lang Gesteinsproben entnehmen und nach Wasser suchen sollte. Die Landung erfolgte am 4. Januar 2004 im Gusev Krater, seitdem arbeitet die Sonde erfolgreich auf der Marsoberfläche (Stand: Januar 2005).
Am 8. Juli 2003 wurde die baugleiche Sonde Opportunity (MER-B) mit einer Delta II-Rakete gestartet. Opporunity ist die Schwestersonde von Spirit und gehört wie Spirit auch zur Mars Exploration Rovers Mission. Die Landung erfolgte am 25. Januar 2004 um 6.05 Uhr (MEZ) in der Meridiani Planum Tiefebene. Beide Sonden befinden sich auf den jeweils zueinander komplementären Marshemisphären.
Am 10. August 2005 soll die US-Sonde Mars Reconnaissance Orbiter mit einer Atlas-V Rakete gestartet werden, die den Mars mit ihren hochauflösenden Kameras kartografieren soll, um u.a. nach geeigneten Landestellen für spätere Rover-Missionen zu suchen. Außerdem soll die Sonde für die Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen zukünftigen Raumsonden auf der Marsoberfläche und der Erde dienen.
Als nächstes wird 2008 die Sonde Phoenix in der Nähe des Mars-Nordpols landen und dort mit ihren Instrumenten nach Wasser suchen. Dafür trägt sie einen Roboterarm mit sich, mit dem sie bis auf 1 m unter die Oberfläche kommen kann.
Im Jahr 2009 sollen gleich zwei große Rover-Missionen zum Mars fliegen: Mars Science Laboratory von der amerikanischen NASA und ExoMars von der europäischen ESA. Beide Rover können weite Strecken zurücklegen und werden daher umfassende Untersuchungen im großen Umkreis durchführen können. Dabei soll Mars Science Laboratory in erster Linie zur geologischen Untersuchungen ausgelegt sein und ExoMars speziell nach Spuren von Leben suchen.
Ebenfalls 2009 soll auch der erste reine Kommunikationssatellit Mars Telecommunications Orbiter in den Marsorbit einschwenken und etwa zehn Jahre lang zur Übertragung von wissenschaftlichen Daten anderer Missionen zur Erde dienen.
Nach gegenwärtigen Planungen soll 2009 auch die seit 1996 erste russische Raumsonde Fobos-Grunt zum Marsmond Phobos fliegen, dort Proben entnehmen und sie wieder zur Erde bringen.
Die Pläne der NASA und ESA zur Erforschung des Mars nach 2010 enthalten u.a. das Aussetzen von kleineren Flugzeugen in der Atmosphäre und Rückführung von Marsproben zur Erde.
Im Januar 2004 kündigte der US-amerikanische Präsident George W. Bush Anstrengungen der USA für eine bemannte Mars-Mission an.
Darüber hinaus existieren Vorstellungen, den Mars durch Terraforming zukünftig in einen für den Menschen lebensfreundlicheren Planeten umzuwandeln.
Siehe auch: Marsmissionen der Sowjetunion
Leben auf dem Mars?
Der Gedanke an die Möglichkeit von Leben auf dem Mars hat schon immer die Fantasie der Menschen beflügelt. Im 18. Jahrhundert beobachtete man, dass die dunklen Flecken auf der Marsoberfläche ihre Farbe änderten und wuchsen oder schrumpften. Man hielt sie für ausgedehnte Vegetationszonen, deren Ausdehung sich mit den Jahreszeiten änderten.
Durch Schiaparellis "Entdeckung" der Marskanäle wurden die Spekulationen um intelligentes Leben auf dem Mars angefacht.
So entstanden zahlreiche Legenden um vermeintliche Zivilisationen auf dem Mars. Die Diskussionen um die "Marsmenschen" hielten etwa ein Jahrhundert an. Der US-Amerikaner Percival Lowell, einer der heftigsten Verfechter der Marskanäle-Theorie, gründete sogar eine eigene Sternwarte, um die Marsbewohner zu erforschen. Für ihn waren die Kanäle, (siehe auch Fossa), das Produkt außerirdischer Ingenieure , die geschaffen wurden, um die Marszivilisation vor einer großen Trockenheit zu retten. Lowell beschrieb seine Vorstellungen der Marswelt in zahlreichen Publikationen, die weite Verbreitung fanden.
Obwohl nicht alle Astronomen die Kanäle sehen konnten und keine Fotos existierten, hielt sich die Theorie, begleitet von einer heftigen Debatte. Die Vorstellung von außerirdischem Leben übt bis heute eine Faszination auf die Menschen aus, die mit wissenschaftlichem Interesse alleine oft nicht erklärt werden kann. Erst die Ergebnisse der unbemannten Marsmissionen beendeten den Streit um die Kanäle.
Als im Juli 1976 der Orbiter 1 der Viking-Mission Bilder der Cydonia-Region machte und diese zur Erde schickte, wurde der Mars in der Öffentlichkeit wieder zum Gesprächsthema. Eine der Aufnahmen zeigte eine Formation auf der Marsoberfläche, die einem menschlichen Gesicht ähnelte, das gen Himmel blickt. In der unmittelbaren Nähe wurden außerdem Strukturen entdeckt, die Pyramiden auf der Erde ähnelten sowie rechteckige Strukturen (von den Wissenschaftlern "Inka-Stadt" getauft). Erst die Mission Mars Global Surveyor der NASA brachte im April 1998 für viele die Ernüchterung.
Alle entdeckten Strukturen waren das Ergebnis natürlicher Erosion. Durch neue Bilder mit wesentlich höherer Auflösung wurde deutlich, dass auf dem Mars keine künstlichen Strukturen außerirdischer Intelligenz vorhanden sind.
Viking 1 und 2 hatten u.a. die Aufgabe, der Frage nach dem Leben auf dem Mars nachzugehen. Dabei wurden ein chemisches und drei biologische Experimente durchgeführt. In dem chemischen Experiment wurde versucht, organische Substanzen im Marsboden nachzuweisen. Dazu wurde ein am MIT entwickelter Gaschromatograph-Massenspektrometer benutzt. Es konnten allerdings keine auf Kohlenstoff aufbauenden organischen Substanzen nachgewiesen werden.
Das erste organische Experiment beruhte auf Stoffwechselaktivitäten von Organismen. Eine Bodenprobe wurde mit einer Nährlösung benetzt und entstehende Gase registriert. Der Marsboden reagierte auf das Experiment mit Abgabe großer Mengen Sauerstoff.
Im zweiten Experiment wurde eine Nährlösung mit radioaktiven Kohlenstoffatomen versehen und auf eine Probe gegeben. Als Ergebnis eines Stoffwechsels hätten sie unter den ausgeschiedenen Gasen nachgewiesen werden müssen. Tatsächlich wurden radioaktive Kohlenstoffatome nachgewiesen.
Das dritte Experiment war ein Photosynthese-Experiment. Radioaktiv markiertes Kohlendioxid wurde dem Marsboden zugesetzt. Dieses Kohlendioxid hätte assimiliert werden und später nachgewiesen werden müssen. Auch dieses Ergebnis war positiv.
Obwohl die Ergebnisse der biologischen Experimente positiv waren, gaben sie aufgrund des negativen Ergebnisses des Gaschromatographen-Massenspektrometer-Versuchs keinen schlüssigen Beweis für Existenz oder Nichtexistenz von Leben auf dem Mars.
Im Jahr 1996 fanden David S. McKay und seine Mitarbeiter Strukturen im Marsmeteoriten ALH84001, die sie als Spuren von fossilen Bakterien deuteten. Allerdings wird die Beweiskraft der gefundenen Strukturen von vielen Wissenschaftlern angezweifelt, da diese auch auf rein chemischem Wege entstehen konnten.
Am 23. Januar 2004 entdeckte die europäische Marssonde Mars Express am Südpol des Mars große Mengen gefrorenen Wassers, doch nirgendwo anders.
Ende März 2004 wurde bekannt, dass Forscher der NASA und der ESA unabhängig voneinander Methan in der Marsatmosphäre nachgewiesen haben. Ob das Methan geologischen Ursprungs ist oder etwa durch den Stoffwechsel von Mikroorganismen gebildet wurde, sollen weitere Untersuchungen zeigen.
Ebenfalls Anfang 2004 entdeckte die Marssonde Opportunity Gesteine, die in offenstehendem Wasser abgelagert worden sein müssen und viele regelmäßig verteilte kugelige, bis 1 cm große Hämatit-Konkretionen enthalten. Solche Konkretionen kommen auch auf der Erde vor. Unter irdischen Bedingungen ist wahrscheinlich, dass bei ihrer Entstehung Bakterien beteiligt sind. Ob dies auch für den Mars gilt, könnten nur Laboruntersuchungen auf der Erde zeigen.
Weitere Mikrostrukturen, die die Rover Spirit und Opportunity 2004 entdeckt hatten und in denen ein Teil der interessierten Öffentlichkeit Hinweise auf Leben hatte sehen wollen, erwiesen sich bei näherer Untersuchung als abiotisch oder künstlich, so zum Beispiel Schleifspuren auf durch die Instrumente bearbeiteten Gesteinsoberflächen oder Filamente, die sich als Textilfasern der Lande-Airbags herausstellten.
Höheres oder gar intelligentes Leben scheint es auf dem Mars also nicht zu geben, Wissenschaftler halten jedoch primitive Lebensformen (Mikroben) für denkbar.
Beobachtung
Aufgrund der Bahneigenschaften der Planeten „überholt“ die Erde den Mars durchschnittlich alle 779 Tage auf ihrer inneren Bahn. Diesen Zeitraum, der zwischen 764 und 811 Tagen schwankt, nennt man synodische Periode. Befinden sich Sonne, Erde und Mars in einer Linie, so steht der Mars von der Erde aus gesehen in Opposition zur Sonne. Zu diesem Zeitpunkt ist Mars besonders gut zu beobachten, er steht dann als rötlicher „Stern“ auffallend hell am Nachthimmel. Beobachtet man Mars regelmäßig, kann man feststellen, dass er vor und nach einer Opposition am Himmel eine Schleifenbewegung vollführt. Diese Oppsositionsschleife ergibt sich aus den Sichtwinkeln die Mars bietet, während er von der Erde überholt wird.
Da die Planeten keine idealen Kreisbahnen aufweisen, sondern sich auf mehr oder weniger stark ausgeprägten elliptischen Bahnen bewegen, weisen Erde und Mars zum Zeitpunkt der Oppositionen unterschiedliche Entfernungen auf. Diese können zwischen 55,6 und 101 Mio. km betragen. Bei einer geringen Oppositionsentfernung spricht man von einer Perihelopposition, bei einer großen von einer Aphelopposition.
Periheloppositionen bieten die besten Gelegenheiten, den Mars von der Erde aus mittels Teleskop zu beobachten. Der Planet hat dann einen scheinbaren Durchmesser bis zu 25,8 Bogensekunden. Bei einer Aphelopposition ist er mit 14,1 Bogensekunden nur etwa halb so groß. Besonders erdnahe Oppositionen fanden z.B. in den Jahren 1766, 1845, 1924 und 2003 statt. Am 28. August 2003 betrug die Distanz Erde-Mars 55,76 Mio. km. Dies war die geringste Distanz seit etwa 2.000 Jahren. Erst im Jahre 2287 wird der Mars der Erde noch näher kommen, der Abstand beträgt dann 55,69 Mio. km.
Im Teleskop erscheint Mars zunächst als rötliches Scheibchen. Bei höherer Vergrößerung können die Polkappen sowie dunkle Oberflächenmerkmale, wie die Große Syrte, ausgemacht werden. Treten auf dem Mars größere Staubstürme auf, verblassen die Merkmale, da die Oberfläche von einer rötlichen Dunstschicht eingehüllt wird, die sich mitunter über Wochen halten kann. Durch den Einsatz von CCD-Kameras sind mittlerweile auch Amateurastronomen in der Lage, detailreiche Aufnahmen der Marsoberfläche zu erzielen, wie sie vor etwa 10 Jahren nur von den leistungsfähigsten Großteleskopen erstellt werden konnten.
Kulturgeschichte
Im alten Ägypten wurde Mars als "Horus der Rote" bezeichnet. Da der Planet sich während seiner Oppositionsschleife zeitweise rückläufig bewegt, sprachen die Ägypter davon, dass Mars rückwärts wandere.
Der Name der ägyptischen Hauptstadt Kairo leitet sich von "Al Qahira" ab, dem altarabischen Namen für den Planeten Mars.
Im indischen Sanskrit wird der Mars als Mangal (verheißungsvoll), Angaraka (Glühende Kohle) und Kuja (der Blonde) bezeichnet. Er repräsentiert kraftvolle Aktion, Vertrauen und Zuversicht.
Aufgrund seiner (blut)roten Färbung wurde Mars in verschiedenen Kulturen mit den Gottheiten des Krieges in Verbindung gebracht.
Die Babylonier sahen in ihm Nergal den Gott der Unterwelt, des Todes und des Krieges.
Für die Griechen und Römer der Antike repräsentierte er deren Kriegsgötter Ares bzw. Mars.
In der nordischen Mythologie steht er für Tyr, den Gott des Rechts und des Krieges.
In der Astrologie ist Mars unter anderem das Symbol der Triebkraft. Es wird dem Element Feuer, dem Metall Eisen, den Tierkreiszeichen Widder und Skorpion und dem 1. Haus zugeordnet. Er hat eine männliche Konnotation.
Mars in Literatur und Film
Der Mars und seine fiktiven Bewohner sind Thema zahlreicher Romane und Verfilmungen.
Vor allem durch Percival Lowells Veröffentlichungen wurde Mars weithin als eine sterbende Welt angesehen, in deren kalten Wüstenregionen alte und weit entwickelte Zivilisationen ums Überleben kämpften.
In H.G. Wells bekanntem Roman Krieg der Welten, der 1898 erschien, verlassen die Marsianer ihre Heimatwelt, um die lebensfreundlichere Erde zu erobern. Die Menschheit, die den hochtechnisierten kriegerischen Marsianern hoffnungslos unterlegen ist, entgeht ihrer Auslöschung nur dadurch, dass die Marsbewohner von harmlosen irdischen Mikroben dahin gerafft werden.
Orson Welles verwendete den Stoff im Jahre 1938 in einem Hörspiel, wobei er die Marsianer in New Jersey landen ließ. Das Hörspiel wurde im Stil einer realistischen Reportage ausgestrahlt. Hörer, die sich später einschalteten, hielten die Invasion der Marsianer für Realität.
Wells´ Romanvorlage wurde 1952 verfilmt, wobei die Handlung wiederum in die USA der Gegenwart verlegt wurde. Der Film erhielt für die damals Bahn brechenden Spezialeffekte einen Oscar.
Der 1996 entstandene Film Mars Attacks setzt sich ironisch mit dem Thema Marsinvasion auseinander, wobei den Marsianern amerikanische Schnulzenmusik aus den 50er Jahren zum Verhängnis wird.
Edgar Rice Burroughs der Autor von Tarzan schrieb in den 30er Jahren mehrere fantasiereiche Marsromane, in denen der irdische Held John Carter sich in marsianische Prinzessinen verliebt, gegen Luftpiraten, grünhäutige Unholde, weiße Riesenaffen und andere Untiere kämpft.
Die Marschroniken, eine stimmungsvolle Sammlung von Erzählungen des Schriftstellers Ray Bradbury sind ebenfalls auf dem Mars angesiedelt.
Wissenschaftliche Literatur
- Robert Henseling: Mars. Seine Rätsel und seine Geschichte., Kosmos Gesellschaft der Naturfreunde, Franckh´sche Verlagsbuchhandlung Stuttgart 1925
- Paul Raeburn: Mars : Die Geheimnisse des roten Planeten. Steiger Augsburg 2000.
- William Sheehan: The Planet Mars : A History of Observation and Discovery. Tucson 1996.
Siehe auch
Weblinks
- Planet Mars @ Raumfahrer.net (deutsch)
- Mars Society Deutschland e. V., Homepage mit täglich aktualisierten Nachrichten
- Deutsche Seite mit Hintergrundinformationen zum Mars
- Bilderserie zum Planeten Mars und seiner Trabanten
- Deutsches Mars-Forum für Diskussionen und Informationsaustausch
- Marskanäle Schiaparelli 1877 und Vergleich mit Mars-Orbiter (pdf)
- Deutsche Raumfahrt: Photometrie, Analysen von Marsgestein
- Raumfahrer.net Sonderseite: Planet Mars
- Mars Global Surveyor images of the Cydonia Region
- Mars Mission Launch Sequence
- Panoramabilder aller Mars-Missionen
Videos
Real Video Streams (aus der Fernsehsendung Alpha Centauri):
- Warum fasziniert uns der Mars?
- Was ist dran am Marsgesicht?
- Was sollen wir auf dem Mars?
- Ablauf einer Marsmission vom Start bis zur Landung (52 MB, MPEG 2)
