Mars (Planet)

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Mars

Mars in natürlichen Farben, aufgenommen am 26. Juni 2001 mit dem Hubble-Weltraumteleskop.
Eigenschaften des Orbits ^[1]
Große Halbachse	1,524 AE 227.920.000 km
Perihel – Aphel	1,381 – 1,666 AE
Exzentrizität	0,0934
Neigung der Bahnebene	1,85°
Siderische Umlaufzeit	686,980 d
Synodische Umlaufzeit	779,94 d
Mittlere Bahngeschwindigkeit	24,13 km/s
Kleinster – größter Erdabstand	0,372 – 2,683 AE
Physikalische Eigenschaften ^[1]
Äquator – Poldurchmesser^*	6.794 – 6.750 km
Masse	6,419 · 10²³ kg
Mittlere Dichte	3,933 g/cm³
Fallbeschleunigung^*	3,71 m/s²
Fluchtgeschwindigkeit	5,03 km/s
Rotationsperiode	24 h 37 min 22 s
Neigung der Rotationsachse	25,19°
Geometrische Albedo	0,15
Eigenschaften der Atmosphäre
Druck^*	6 · 10⁻³ bar
Temperatur^* Min. – Mittel – Max.	140K (-133°C) – 218K (-55°C) – 300K (+27°C)^[2] K
Hauptbestandteile	Kohlendioxid: 95,3 % Stickstoff: 2,7 %
^bezogen auf das Nullniveau des Planeten*
Sonstiges
Monde	2

Größenvergleich zwischen Erde und Mars im gleichen Maßstab (Fotomontage).

Der Mars ist, von der Sonne aus gesehen, der vierte Planet in unserem Sonnensystem und der äußere Nachbar unserer Erde. Er zählt zu den erdähnlichen (terrestrischen) Planeten. Wegen seiner orange- bis blutroten Farbe wurde er nach dem römischen Kriegsgott Mars benannt und wird oft auch als der Rote Planet bezeichnet. Diese Färbung geht auf Eisen(III)-oxid-Staub (Rost) zurück, der sich auf der Oberfläche und in der Atmosphäre verteilt hat. Somit ist der Mars ein „rostiger“ Planet.

Das astronomische Symbol des Mars könnte einen Schild mit einem dahinter stehenden Speer darstellen und steht für den römischen Kriegsgott; in der Astrologie und der Biologie symbolisiert es das männliche Geschlecht: ♂. Die genaue Herkunft des Symbols ist nicht geklärt.

Der Mars besitzt zwei kleine, unregelmäßig geformte Monde, die Phobos und Deimos (griechisch Furcht und Schrecken) genannt werden.

Im Jahr 2007 war der Planet zunächst am Morgenhimmel zu sehen, ging aber im September schon um Mitternacht auf und stand am 24. Dezember gegenüber der Sonne in Opposition.

[Bearbeiten] Bahndaten

Der Mars bewegt sich in einem Abstand von 206,62 bis 249,23 Millionen Kilometer (1,38 AE bis 1,67 AE) in knapp 687 Tagen (etwa 1,9 Jahre) auf einer elliptischen Umlaufbahn um die Sonne. Seine Bahngeschwindigkeit schwankt mit dem Sonnenabstand zwischen 26,5 km/s und 21,97 km/s und beträgt im Mittel 24,13 km/s. Die Bahnexzentrizität (Abweichung von der Kreisform) beträgt 0,0935, wobei die Bahnebene 1,85° gegen die Ekliptik geneigt ist. Mars besitzt nach Merkur die zweit-exzentrischste Bahn aller Planeten im Sonnensystem.

[Bearbeiten] Physikalische Eigenschaften

Der Mars besitzt mit einem Durchmesser von 6.794 km 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. Die Oberfläche des Mars entspricht mit 144 Mio. km² ungefähr der Gesamtoberfläche aller Kontinente der Erde (149 Mio. km²). Der Mars besitzt eine sehr 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 mit 687 Tagen zugrunde liegt. Die Rotationsachse weist zudem eine Präzessionsbewegung mit einer Periode von 170.000 Jahren auf. Aus diesem Betrag, der mit Hilfe der Pathfinder Mission festgestellt wurde, können die Wissenschaftler darauf schließen, wie konzentriert die Masse im Inneren des Planeten ist.^[3]

Das Magnetfeld des Mars ist nur sehr schwach ausgeprägt. Die Messung des Magnetfeldes wird erschwert durch die Magnetisierung der Kruste (siehe weiter unten) mit Feldstärken von bis zu 220 Nanotesla und durch externe Magnetfelder mit Stärken zwischen wenigen Nanotesla und bis zu 100 Nanotesla, die durch die Wechselwirkung des Sonnenwindes mit der Marsatmosphäre entstehen und zeitlich sehr stark variieren. Nach den Analysen der Daten des Mars Global Surveyor konnte die Stärke des Magnetfeldes dennoch sehr genau bestimmt werden – sie liegt bei weniger als 0,5 Nanotesla, gegenüber 30 bis 60 Mikrotesla beim Erdmagnetfeld.

[Bearbeiten] Atmosphäre und Klima

Der Mars besitzt eine sehr dünne Atmosphäre, die zu 95,3 % aus Kohlendioxid besteht. Daneben kommen noch 2,7 % Stickstoff, 1,6 % Argon, geringe Anteile an Sauerstoff (1300 ppm) und Kohlenmonoxid (800 ppm) sowie Spuren von Wasser (210 ppm) und anderen Verbindungen oder Elementen vor.

Über dem Marshorizont ist die Atmosphäre als dunstiger Schleier erkennbar.

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. Bei der biologischen Erzeugung von Methan auf der Erde entsteht fast immer Ethan als Begleitgas, während bei einer vulkanischen Entstehung Schwefeldioxid freigesetzt wird. Die Messung dieser Gase in der Marsatmosphäre könnte eine Klärung bringen.

Der atmosphärische Druck beträgt auf der Oberfläche des Mars im Schnitt nur 6,36 hPa (Hektopascal). Im Vergleich zu durchschnittlich 1013 hPa auf der Erde sind dies nur 0,75 %, das entspricht dem Luftdruck der Erdatmosphäre in 35 Kilometern Höhe.

Die dünne Marsatmosphäre kann nur wenig Sonnenwärme speichern, daher sind die Temperaturunterschiede auf der Oberfläche sehr groß. Die Temperaturen erreichen in Äquatornähe etwa 20 °C am Tag und sinken bis auf −85 °C in der Nacht.

Hätte Mars eine erdähnliche Umlaufbahn, würden die Jahreszeiten aufgrund der Achsenneigung ähnlich denen der Erde sein. Jedoch führt die vergleichsweise große Exzentrizität seines Orbits zu einer beträchtlichen Auswirkung auf die Jahreszeiten. Der Mars befindet sich während des Sommers in der Südhalbkugel und des Winters in der nördlichen Hemisphäre nahe des Perihels seiner Bahn. Nahe des Aphels ist in der südlichen Hemisphäre Winter und in der nördlichen Sommer. Das hat zur Folge, dass die Jahreszeiten in der südlichen Hemisphäre viel deutlicher ausgeprägt sind als in der nördlichen, wo das Klima milder ist, als es sonst der Fall wäre. Die Sommertemperaturen im Süden können bis zu 30 °C höher sein als die vergleichbaren Temperaturen im Sommer des Nordens.^[4] Die Jahreszeiten sind aufgrund der Exzentrizität der Umlaufbahn des Mars unterschiedlich lange. Auf der Nordhalbkugel dauert der Frühling 199,6, der Sommer 181,7, der Herbst 145,6 und der Winter 160,1 irdische Tage.^[5]

Staubsturm in der Syra-Region. Aufgenommen von Mars Global Surveyor im Mai 2003.

Abhängig von den Jahreszeiten und der Intensität der Sonneneinstrahlung finden in der Atmosphäre dynamische Vorgänge statt. Die vereisten Polkappen verdunsten im Sommer teilweise, und sublimierter Wasserdampf bildet ausgedehnte Zirruswolken. Die Polkappen selbst bestehen aus Kohlendioxideis und Wassereis. 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.

Staubstürme treten gewöhnlich während des Perihels auf, da der Planet zu diesem Zeitpunkt 40 Prozent mehr Sonnenlicht empfängt als während des Aphels. Während des Aphels bilden sich in der Atmosphäre Wolken aus Wassereis, die ihrerseits mit den Staubparktikeln interagieren und so die Temperatur auf dem Planeten beeinflussen.^[6]

Der 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 wahrscheinlich 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, das kaum Schutz vor den hochenergetischen Partikeln der Sonne bietet.

Die schon lange gehegte Vermutung, dass sich unter der Oberfläche des Mars Wassereis befinden könnte, erwies sich 2005 durch Entdeckungen der ESA-Sonde Mars-Express als richtig.

Geologen gehen von wiederkehrenden Vereisungsperioden auf dem Mars aus, ähnlich irdischer Eiszeiten. Dabei sollen Gletscher bis in subtropische Breiten vorgestoßen sein. Die Forscher schließen das einerseits aus Orbiter-Fotos, die Spuren einstiger Gletscher in diesen äquatornahen Gebieten zeigen. Zusätzlich stützen auch Radarmessungen aus der Umlaufbahn die Existenz beträchtlicher Mengen an Bodeneis in eben diesen Gebieten. Diese Bodeneisvorkommen werden als Reste solcher "Mars-Eiszeiten" gedeutet.^[7]

[Bearbeiten] Polkappen

Die Nordpolregion aufgenommen von Mars Global Surveyor.

Der Mars besitzt zwei auffällige Polkappen, die zum größten Teil aus gefrorenem Kohlendioxid (Trockeneis) sowie einem geringen Anteil an Wassereis zusammengesetzt sind. Die nördliche Polkappe hat während des nördlichen Marssommers einen Durchmesser von rund 1.000 Kilometern. Ihre Dicke wird auf 5 km geschätzt. Die südliche Polkappe ist mit 350 km Durchmesser und einer Dicke von 1½ km weniger ausgedehnt. Die Polarkappen zeigen spiralförmige Einschnitte, deren Entstehung bislang nicht geklärt ist.

Wenn im Sommer die jeweiligen Polkappen teilweise abschmelzen, werden darunter geschichtete Ablagerungen sichtbar, die möglicherweise abwechselnd aus Staub und Eis zusammengesetzt sind. Im Marswinter nimmt der Durchmesser der dann jeweils der Sonne abgewandten Polkappe durch ausfrierendes Kohlendioxid wieder zu.

Durch Radarmessungen mit der Sonde Mars Express wurden in der Südpolarregion Ablagerungsschichten mit eingelagertem Wassereis entdeckt, die weit größer und tiefreichender sind, als die hauptsächlich aus Kohlendioxideis bestehende Südpolkappe. Die Wassereisschichten bedecken eine Fläche, die fast der Größe Europas entspricht und reichen in eine Tiefe von bis zu 3,7 Kilometer. Das in ihnen gespeicherte Wasservolumen wird auf bis zu 1,6 Millionen Kubikkilometer geschätzt – circa zwei Drittel des irdischen Grönlandeispanzers – was ausreichen würde, um die gesamte Marsoberfläche unter einer bis zu 11 Meter tiefen Wasserschicht zu verbergen.^[8]

[Bearbeiten] Areologie

Die kartografische Darstellung und Beschreibung der Marsoberfläche ist die Areografie, von Ares (Άρης, griechisch für Mars) und graphein (γράφειν, griechisch für beschreiben). Die „Geologie“ des Mars wird mitunter dementsprechend als Areologie bezeichnet.

Wegen seiner mysteriösen roten Färbung hat der Mars schon immer die Menschen fasziniert. Die Farbe verdankt der Planet dem Eisenoxid-Staub, der sich auf der Oberfläche und in der Atmosphäre verteilt hat. Somit ist der Rote Planet ein „rostiger Planet“.

Hämatitkügelchen auf dem Felsen „Berry Bowl“.

An den Landestellen der Marssonden sind Gesteinsbrocken, sandige Böden und Dünen sichtbar. Die Marsgesteine 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.

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 zum Beispiel 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.

[Bearbeiten] Salzlager

Mit Hilfe der Sonde Mars Odyssey hat die NASA ein umfangreiches Salzlager in den Hochebenen der Südhalbkugel des Mars nachgewiesen. Vermutlich sind diese Ablagerungen durch Oberflächenwasser vor etwa 3,5 bis 3,9 Milliarden Jahren entstanden.^[9]

Topografische Karte des Mars. Die blauen Regionen befinden sich unterhalb des festgelegten Nullniveaus, die roten oberhalb.

[Bearbeiten] Topografische Hemisphären

Auffallend ist die Dichotomie, 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. Der mittlere Großkreis, der die topografischen Hemisphären voneinander trennt, ist rund 40° gegen den Äquator geneigt. Der Massenmittelpunkt des Mars ist gegenüber dem geometrischen Mittelpunkt um etwa drei Kilometer in Richtung der nördlichen Tiefebenen versetzt.

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. Diese Namen werden heute nicht mehr verwendet. Die ausgedehnteste dunkle Struktur, die von der Erde aus gesehen werden kann, ist Syrtis Major, die „große Syrte“.

Die südliche Halbkugel ist durchschnittlich sechs Kilometer höher als die nördliche und besteht aus geologisch älteren Formationen. Die Südhalbkugel ist zudem stärker verkratert, wie zum Beispiel in der Hochlandregion Arabia Terra. Unter den zahlreichen Impaktkratern der Südhalbkugel befindet sich auch der größte Marskrater, Hellas Planitia, – die Hellas-Tiefebene. Das Becken misst im Durchmesser bis zu 2.100 km. In seinem Innern hat Mars Global Surveyor 8.180 m unter Nullniveau – unter dem Durchschnittsniveau des Mars – den tiefsten Punkt auf dem Planeten gemessen. Der zweitgrößte Einschlagkrater des Mars, Chryse Planitia, liegt im Randbereich der nördlichen Tiefländer.

Übersichtskarte des Mars mit den größten Regionen.

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.

Wie sich gezeigt hat, weist die Marskruste unter den nördlichen Tiefebenen eine Dicke von etwa 40 km auf und nimmt, im Gegensatz zum stufenartigen Übergang an der Oberfläche, nur langsam auf 70 km bis zum Südpol hin zu. Dies könnte ein Indiz für innere Ursachen der Zweiteilung sein.

[Bearbeiten] Vulkane, Gräben und Stromtäler

In der Bildmitte liegt das System der Mariner-Täler. Ganz links die Tharsis-Vulkane.

Südlich am Äquator und fast parallel zu ihm verlaufen die Valles Marineris (die Mariner-Täler), das größte bekannte Grabensystem des Sonnensystems. Es erstreckt sich über 4.000 km und ist teilweise bis zu 700 km breit und bis zu 7 km tief. Es handelt sich um einen gewaltigen tektonischen Bruch. In seinem westlichen Teil, dem Noctis Labyrinthus (Labyrinth der Nacht), verästelt er sich zu einem chaotisch anmutenden Gewirr zahlreicher Schluchten und Täler, die nur bis zu 20 km breit und 2 km tief sind.

Noctis Labyrinthus liegt auf der östlichen Flanke des Tharsis-Rückens, einer gewaltiger Wulst der Mars-Lithosphäre quer über dem Äquator, mit einer Ausdehnung von etwa 4.000 mal 3.000 Kilometern und einer Höhe von bis zu rund 10 km über dem nördlichen Tiefland. Die Aufwölbung ist entlang einer offenbar zentralen Bruchlinie von drei sehr hohen, erloschenen Schildvulkanen besetzt: Ascraeus Mons, Pavonis Mons und Arsia Mons. Offensichtlich stehen der Tharsis-Rücken und die Mariner-Täler in ursächlichem Zusammenhang. Wahrscheinlich haben vulkanische Kräfte die Oberfläche des Planeten in dieser Region empor gedrückt, wobei die Kruste im Bereich des Grabensystems regelrecht aufgerissen wurde. Eine Vermutung besagt, dass diese vulkanische Tätigkeit durch ein Impaktereignis ausgelöst wurde, dessen Einschlagstelle das Hellas-Becken auf der gegenüberliegenden Seite des Mars sei.

Dem Hellas-Becken exakt gegenüber befindet sich der Vulkanriese Alba Patera. Er ragt unmittelbar am Nordrand des Tharsis-Rückens rund 6 km über das umgebende Tiefland und ist mit einem Basisdurchmesser von über 1.200 km der flächengrößte Vulkan im Sonnensystem. Patera ist die Bezeichnung für unregelmäßig begrenzte Vulkane mit flachem Relief. Alba Patera ist anscheinend einmal durch einen Kollaps in sich zusammengefallen.

Unmittelbar westlich neben dem Tharsis-Rücken und südwestlich von Alba Patera ragt der höchste Vulkan, Olympus Mons, 26,4 km über die Umgebung des nördlichen Tieflands. Mit einer Gipfelhöhe von etwa 21,3 km über dem mittleren Null-Niveau ist er die höchste bekannte Erhebung im Sonnensystem.

Ein weiteres, wenn auch weniger ausgedehntes, vulkanisches Gebiet ist die Elysium-Region nördlich des Äquators, mit den Schildvulkanen Elysium Mons, Hecates Tholus und Albor-Tholus.

Kasei Vallis, das größte Stromtal des Mars.

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 entspringen an den Enden der Mariner-Täler und laufen nördlich im Chryse-Becken zusammen. In den Tälern erheben sich mitunter stromlinienförmige Inseln. Sie 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, das sich unter der Marsoberfläche befand, danach 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.

Beweis für fließendes Wasser auf dem Mars?

Am 6. Dezember 2006 hatte die NASA eine Pressekonferenz einberufen, da man von einem einzigartigen Fund sprach: Auf einigen NASA-Fotografien, die im Abstand von sieben Jahren vom Mars gemacht wurden, lassen sich Veränderungen auf der Marsoberfläche erkennen, die eine gewisse Ähnlichkeit mit Veränderungen durch fließendes Wasser haben. Innerhalb der NASA wird nun diskutiert, ob es neben Wassereis auch flüssiges Wasser geben könnte.^[10]

[Bearbeiten] Magnetfelder

Magnetisierung des Mars (rot und blau kennzeichnen entgegengesetzte Richtungen des Magnetfelds).

Anders als die Erde und der Merkur besitzt der Mars kein globales Magnetfeld. Messungen von Magnetfeldlinien durch die Sonde Mars Global Surveyor ergaben, dass Teile der planetaren Kruste unterschiedlich magnetisiert sind, wobei gleichgerichtete Bänder von etwa 1.000 km Länge und 150 km Breite auftreten. Ihre Größe und Verteilung erinnert an streifenförmigen Magnetanomalien auf den Ozeanböden der Erde. Durch sie wurde die Theorie der Plattentektonik gestützt, weshalb 1991 auch eine ähnliche Theorie für den Mars entwickelt wurde. Magnetische Beobachtungen auf dem Mars sind jedoch noch nicht detailliert genug, um stichhaltige Schlussfolgerungen zu erlauben oder gar die Theorie zu bestätigen.

[Bearbeiten] Innerer Aufbau

Illustration des vermuteten Marsaufbaus.

Über den inneren Aufbau des Mars ist nur wenig bekannt, da bislang nur begrenzt seismische Messungen vorgenommen werden konnten. Durch die Analyse der Bahndaten des Mars Global Surveyor konnte jedoch nachgewiesen werden, dass der Mars einen flüssigen Kern mit einem Radius zwischen 1.520 und 1.840 km besitzt und damit eine höhere Temperatur aufweist als zuvor angenommen. Es kann jedoch derzeit keine Aussage getroffen werden, ob der Kern wenigstens zum Teil fest ist. Die Dichte des Kerns liegt niedriger, als es bei einem reinen Eisenkern der Fall wäre, so dass er auch Beimengungen von leichteren Elementen wie zum Beispiel Schwefel enthalten muss.

[Bearbeiten] Entstehungsgeschichte

Anhand der astrogeologischen Formationenvielfalt und der Verteilung von Einschlagskratern kann ein Großteil der Geschichte des Planeten abgeleitet werden. Der Mars entstand, wie die übrigen Planeten des Sonnensystems, vor etwa 4,5 Milliarden Jahren durch Zusammenballung kleinerer Körper, den Planetesimalen, innerhalb der protoplanetaren Scheibe zu einem Protoplaneten. Vor 4 Milliarden Jahren bildete der im Innern noch glutflüssige planetare Körper eine feste Gesteinskruste aus, die einem heftigen Bombardement von Asteroiden und Kometen ausgesetzt war. Die ältesten der heute noch vorhandenen Formationen, wie das Hellas-Becken, und die verkraterten Hochländer, wie Noachis Terra, wurden vor 3,8 bis 3,5 Milliarden Jahren, in der so genannten Noachischen Periode gebildet. In dieser Periode setzte die Zweiteilung der Marsoberfläche ein, wobei die nördlichen Tiefländer gebildet wurden. Durch starke vulkanische Eruptionen wurden weite Teile des Planeten von Ablagerungen vulkanischer Laven und Aschen bedeckt. 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. Sie umfasst einen Zeitraum vor 3,5 bis 1,8 Milliarden Jahren. In dieser Periode ergossen sich riesige Lavamengen aus ausgedehnten Spalten in der Marskruste und bildeten weite Ebenen, wie Hesperia Planum. Es entstanden auch die ältesten Vulkane der Tharsis- und der Elysium-Region, wobei die Gesteinskruste stark verformt wurde und sich das Grabensystem der Mariner-Täler öffnete. 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 und begann vor 1,8 Milliarden Jahren. 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 Hangrutschung geformt.

[Bearbeiten] Monde

Phobos über dem Marshorizont, aufgenommen von Mars Global Surveyor. Der untere Bildausschnitt zeigt eine vergrößerte Aufnahme von Phobos.

Zwei kleine Monde, Phobos und Deimos (griech. 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 Begleitern, 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 vom Mars eingefangen wurden.

Ihre Existenz war schon lange vorher mehrmals beschrieben worden, zuletzt von Voltaire, der in seiner 1750 erschienenen Geschichte Micromégas über zwei Marsmonde 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.

Die Umlaufzeit von Phobos ist kürzer als die Rotationszeit von Mars. Der Mond kommt dem Planeten durch die Gezeitenwechselwirkung auf einer Spiralbahn langsam immer näher und wird schließlich auf diesen stürzen oder durch die Gezeitenkräfte auseinander gerissen werden, so dass er für kurze Zeit als Marsring enden wird. Für ihn berechneten DLR-Forscher, basierend auf neueren Daten der europäischen Raumsonde Mars Express, dass dies in ca. 50 Millionen Jahren geschehen wird. Deimos wird dagegen in einer noch ferneren Zukunft dem Mars entfliehen. Er driftet durch die Gezeitenwechselwirkung langsam nach außen, wie alle Monde, die langsamer (und nicht retrograd) um einen Planeten kreisen, als dieser rotiert.

[Bearbeiten] Erforschung

[Bearbeiten] Vor dem Raumfahrtzeitalter

Tycho Brahe (1546–1601) vermaß die Planetenpositionen des Mars mit bis dahin nicht gekannter Genauigkeit und ermöglichte es so Johannes Kepler (1571–1630) mit Brahes Aufzeichnungen die elliptische Bahn des Planeten zu berechnen und die drei Keplerschen Gesetze abzuleiten.

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.

1869 veröffentlichte Richard Proctor eine detaillierte Marskarte, die er aus Zeichnungen von William Rutter Dawes erstellte.

Marsoberfläche nach Schiaparelli (1888).

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“ fehlübersetzt und somit als Werk intelligenter Marsbewohner interpretiert. 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.

Ebenfalls 1877 entdeckt Asaph Hall die beiden Marsmonde Phobos und Deimos.

[Bearbeiten] Im Raumfahrtzeitalter

Die erste Nahaufnahme vom Mars, aufgenommen von Mariner 4.

Viele unbemannte Raumsonden sind schon zum Mars geschickt worden, einige waren sehr erfolgreich, aber eine bemerkenswert hohe Anzahl von ihnen versagte. Bei einigen dieser Fehler handelte es sich schlicht um menschliches Versagen, aber bei vielen anderen ist der Grund des Scheiterns 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.

Vollständige Übersicht aller gestarteten und geplanten Marssonden: Chronologie der Mars-Missionen

[Bearbeiten] 1960er Jahre

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 Transportverkleidung 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 mit Reif bedeckt zu sein scheinen.

1969 folgten Mariner 6 und Mariner 7 und lieferten insgesamt 200 Fotos.

Ein Teil von Noctis Labyrinthus, aufgenommen von Mariner 9.

[Bearbeiten] 1970er Jahre

1971 missglückte der Start von Mariner 8, dafür erhielt die NASA im gleichen Jahr von Mariner 9 mehrere tausend 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, mögliche Ursache war ein gerade tobender, heftiger globaler Staubsturm, der den Lander umgeworfen haben könnte.

Bild von Viking 1. Der große Felsen links von der Mitte ist etwa zwei Meter breit. Er wurde „Big Joe“ getauft.

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.

[Bearbeiten] 1980er Jahre

Die einzigen Raumsonden, die in den 1980er Jahren 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. Bereits nach einem Monat Operationszeit brach der Kontakt zu Fobos-2 wegen eines falschen Ingenieur-Kommandos ebenfalls ab.

[Bearbeiten] 1990er Jahre

1992 wurde die US-Sonde Mars Observer gestartet. Sie ging 1993 kurz vor dem Einschwenken in die Umlaufbahn verloren.

1996 sollte Mars 96, die erste russische Raumsonde seit dem Zusammenbruch der Sowjetunion, 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 Erdatmosphäre eintrat und verglühte.

Der Marsrover Sojourner.

Besonderes Aufsehen erregte 1997 der Mars Pathfinder, bei dem zum ersten Mal ein kleines Marsmobil – der Rover Sojourner – 16.000 Bilder von der Umgebung der Landestelle machen konnte. Er landete publikumswirksam am 4. Juli, dem amerikanischen Unabhängigkeitstag, und lieferte viele Aufnahmen, die von der NASA zum ersten Mal sofort im Internet veröffentlicht wurden.

Eine weitere erfolgreiche Mission war 1997 der Mars Global Surveyor, bei der die Marsoberfläche in einer hohen Auflösung kartografiert wird; am 02. November 2006 – fünf Tage vor dem 10-jährigen Jubiläum seines Starts – brach der Kontakt mit dem Satellit ab.

Das Scheitern der Marssonden Mars Climate Orbiter (ging wegen eines groben Programmierfehlers in der Navigation verloren) und Mars Polar Lander, wahrscheinlich wegen eines fehlerhaften Sensors bei der Landung aus größerer Höhe abgestürzt, stellte 1999 einen herben Rückschlag für die Marsforschung dar.

Auch die 1998 gestartete japanische Raumsonde Nozomi konnte den Mars nicht erreichen.

[Bearbeiten] 2000er Jahre

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 acht 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 unter anderem viele Aufnahmen von Formationen machen, von denen man annimmt, dass sie ausgetrocknete oder ausgefrorene Flusstäler sind.

Marsrover Opportunity (MER-B).

Sonnenuntergang auf dem Mars (Spirit am 19. Mai 2005).

Am 10. Juni 2003 wurde die US-amerikanische Marssonde Spirit (MER-A) zum Mars gestartet. An Bord befand sich ein Rover, der nach der Landung drei Monate lang Gesteinsproben entnehmen und nach Spuren von ehemals vorhandenem Wasser suchen sollte. Die Landung erfolgte am 4. Januar 2004 im Krater Gusev, in den das Ma'adim Vallis mündet; seitdem arbeitet die Sonde länger als erwartet erfolgreich auf der Marsoberfläche (Stand: März 2008).

Am 8. Juli 2003 wurde die baugleiche Sonde Opportunity (MER-B) mit einer Delta II-Rakete gestartet. Opportunity ist die Schwestersonde von Spirit und gehört ebenfalls zur Mars Exploration Rovers Mission (MER). Sie landete am 25. Januar 2004 um 6.05 Uhr (MEZ) in der Meridiani Planum Tiefebene. Beide Sonden befinden sich auf den jeweils zueinander komplementären Marshemisphären. Die vom Rover Opportunity gesammelten Beweise, dass der Mars einst warm und feucht war, wurden im Jahresrückblick der Fachzeitschrift Science mit der Wahl zum „Durchbruch des Jahres 2004“ gewürdigt. Auch Opportunity ist noch immer aktiv (Stand: April 2008).

Am 12. August 2005 wurde die US-Sonde Mars Reconnaissance Orbiter mit einer Atlas-V-Rakete auf die Reise geschickt und erreichte am 10. März 2006 den Orbit des Planeten. Sie soll den Mars mit ihren hochauflösenden Kameras kartografieren, um unter anderem 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.

Am 30. November 2005 fand die ESA-Sonde Mars Express unter der Ebene Chryse Planitia ein Eisfeld mit 250 km Durchmesser.

2007 machte der Mars Reconnaissance Orbiter Aufnahmen von 7 rätselhaften fast kreisrunden schwarzen und strukturlosen Flecken, die im Nordosten des Marsvulkans Arsia Mons liegen.^[11] Der größte mit dem Namen Jeanne hat einen Durchmesser von etwa 150 Metern; durch eine Schrägaufnahme im August 2007 konnte aus der sonnenbeschienenen Seitenwand ermittelt werden, dass es sich bei Jeanne um einen mindestens 78 m tiefen senkrechten Schacht handeln muss. Diese Strukturen sind daher sehr wahrscheinlich vulkanischer Natur und durch den Einbruch einer nicht mehr tragfähigen Deckschicht entstanden.^[12]

Mittels der Sonde Mars Odyssey hat die NASA im März 2008 ein umfangreiches Salzlager in den Hochebenen der Südhalbkugel des Mars nachgewiesen. Den Wissenschaftlern am JPL in Pasadena nach haben sich die Salzablagerungen wahrscheinlich vor 3,5 bis 3,9 Milliarden Jahren gebildet. Vermutlich entstanden die Salze durch mineralienreiches Grundwasser, das an die Oberfläche gelangte und dabei verdunstete. Die Bilder von „Mars Odyssey“ zeigen kanalähnliche Strukturen, die in den Salzbecken enden.^[9] Insgesamt wurden mehr als 200 Gebiete mit Salzvorkommen, die jeweils zwischen 1 und 25 km² groß sind, ausgemacht. Die Entdeckung deutet möglicherweise darauf hin, dass auf dem Mars vor langer Zeit einmal ein wärmeres und deutlich feuchteres Klima geherrscht haben muss.^[13]

Am 26. Mai 2008 landete die Sonde Phoenix im nördlichen Polargebiet des Planeten. Dort sucht sie im Marsboden nach Wassereis und "habitablen Zonen", also für primitive Organismen bewohnbare Umgebungen. Dafür trägt sie einen Roboterarm mit sich, der Proben aus etwa 50cm Tiefe holen kann, um diese dann in einem Minilabor zu analysieren.

19. Juni 2008 - Eis auf dem Mars - Die Sonde Phoenix entdeckt bei einer Grabung weiße Klümpchen, die nach einigen Tagen verschwanden. Wissenschaftler vermuten, dass es sich dabei um Wassereis handelt ^[14].

[Bearbeiten] Geplante Missionen

In den Jahren 2009 bis 2011 sollen gleich zwei große Rover-Missionen zum Mars fliegen: Mars Science Laboratory der amerikanischen NASA und ExoMars der europäischen ESA. Beide Rover können weite Strecken zurücklegen und werden daher umfassende Untersuchungen in großem Umkreis durchführen können. Dabei soll Mars Science Laboratory in erster Linie zu geologischen Untersuchungen ausgelegt sein und ExoMars speziell nach Spuren von Leben suchen. 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. Weitere Pläne der NASA und ESA zur Erforschung des Mars nach 2010 enthalten unter anderem 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. Im Rahmen des Raumfahrtprogramms Constellation plant die NASA diese Flüge für die Zeit nach 2020. Zurzeit wird vom NASA Direktor Michael Griffin die Zeit bis 2037 genannt. Auch das langfristig angelegte europäische Mars-Programm Aurora strebt die Landung eines Menschen auf dem Mars im Jahr 2030 an.

Darüber hinaus existieren Vorstellungen, den Mars durch Terraforming in weiter Zukunft in einen für den Menschen lebensfreundlicheren Planeten umzuwandeln.

Panoramabild der Marsoberfläche, aufgenommen von der Sonde Pathfinder.

[Bearbeiten] Möglichkeit von Leben

Marsoberfläche nach Oswald Lohse (1888). Auf der Karte ist das Kanalsystem Schiaparellis nicht eingezeichnet. Die von Lohse gewählten Namen für die „Seen“ und „Ozeane“ sind heute nicht mehr gebräuchlich.

Der Gedanke an die Möglichkeit von Leben auf dem Mars hat oft 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 Ausdehnung sich mit den Jahreszeiten änderten.

Durch Schiaparellis „Entdeckung“ der Marskanäle wurden die Spekulationen um intelligentes Leben auf dem Mars angefacht.

Das Marsgesicht in der Cydonia-Region; Aufnahme des Orbiters von Viking 1, 1976.

Marsgesicht, Aufnahme von Mars Global Surveyor, 2001.

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 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 unter anderem die Aufgabe, der Frage nach dem Leben auf dem Mars nachzugehen. Dabei wurde ein chemisches und drei biologische Experimente durchgeführt. In dem chemischen Experiment wurde versucht, organische Substanzen im Marsboden nachzuweisen. Dazu wurde ein am MIT entwickelter Gaschromatograf-Massenspektrometer benutzt. Es konnten allerdings keine auf Kohlenstoff aufbauenden organischen Substanzen nachgewiesen werden.

Das erste biologische 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 Gaschromatografen-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. Das in diesem Meteoriten gefundene, kettenartig angeordnete Magnetit ähnelt morphologisch dem bakteriellen Magnetit aus Magnetospirillum magnetotacticum. 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, Ende Juli 2005 auch in einem nahe dem Nordpol gelegenen Krater.

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, welche 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.

Forschungsergebnisse auf der Erde bestätigen dies theoretisch: Bei Bohrungen im grönländischen Eis entdeckten Forscher der University of California, Berkeley im Jahre 2005 in drei Kilometer Tiefe eine auffallende Menge Methan. Dieses Gas produzierten methanogene Bakterien, welche trotz unwirtlicher Lebensbedingungen wie Kälte, Dunkelheit und Nährstoffmangel im Eis überleben. Dabei erhalten sie sich nur mühsam am Leben – sie reparieren Erbgutschäden, vermehren jedoch nicht nennenswert ihre Population. Methanogene Mikroben sind eine Untergruppe der Archaebakterien, welche sich auf Extremstandorte spezialisiert haben. So fanden sich 2002 Mikroben in einer 15.000 Jahre alten heißen Quelle in Idaho. Die Bakterien zählen, wie schon der Name besagt, zu den ältesten Mikroorganismen der Erde. Die Wissenschaftler schätzen das Alter der in Grönland entdeckten Bakterienkolonie auf 100.000 Jahre und vermuten, dass das in der Atmosphäre des Roten Planeten nachgewiesene Methan nicht nur von chemischen Prozessen, sondern von solchen Mikroben stammen könnte.

[Bearbeiten] Beobachtung

[Bearbeiten] Stellung zur Erde und Bahneigenschaften

Amateurastronomische Aufnahme des Mars im September 2003.

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 den Mars regelmäßig, kann man feststellen, dass er vor und nach einer Opposition am Himmel eine Schleifenbewegung vollführt. Diese Planetenschleife (Oppositionsschleife) 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 voneinander auf. Diese können zwischen 55,6 und 101 Millionen Kilometer betragen. Bei einer geringen Oppositionsentfernung spricht man von einer Perihelopposition, bei einer großen von einer Aphelopposition.

Die alle 15 bis 17 Jahre stattfindenden 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 im Abstand von jeweils 79 Jahren zum Beispiel 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.

[Bearbeiten] Sichtbarkeiten

Hauptartikel: Marspositionen bis 2021

In der folgenden Tabelle sind die speziellen Positionen des Mars für die Jahre 2003 bis 2008 angegeben. Neben dem Datum der Opposition ist jeweils auch die scheinbare Helligkeit, der Abstand zur Erde und der Winkeldurchmesser des Mars bei der Erdnähe angegeben, die wegen der Exzentrizität der Marsbahn recht unterschiedlich ausfallen können.

Stationär, dann rückläufig	Opposition Datum	Opposition Helligkeit	Abstand zur Erde bei Erdnähe	Winkeldurchmesser bei Erdnähe	Stationär, dann rechtläufig	Konjunktion zur Sonne
30. Juli 2003	28. August 2003	−2,9 mag	0,37271 AE	25,11″	29. September 2003	15. September 2004
1. Oktober 2005	7. November 2005	−2,3 mag	0,46407 AE	20,17″	10. Dezember 2005	23. Oktober 2006
15. November 2007	24. Dezember 2007	−1,6 mag	0,58936 AE	15,88″	30. Januar 2008	5. Dezember 2008

Wegen der scheinbaren Rückläufigkeit des Mars entsteht für den Beobachter die so genannte Marsschleife.

[Bearbeiten] Kulturgeschichte

[Bearbeiten] Beschäftigung mit dem Mars von Antike bis in die Neuzeit

Der Mars bewegte die Menschheit von alters her besonders. Im alten Ägypten wurde Mars als „Horus der Rote“ bezeichnet. Da der Planet sich während seiner Oppositionsschleife (Planetenschleife) 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 der 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 beziehungsweise Mars. In der nordischen Mythologie steht er für Tyr, den Gott des Rechts und des Krieges. Die Azteken nannten ihn Huitzilopochtli, der Zerstörer von Menschen und Städten. Für die Chinesen war er Huoxing (chin. Huŏxīng, 火星), Stern des Feuers.

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.

[Bearbeiten] Rezeption in Literatur, Film und Musik

Der Mars und seine fiktiven Bewohner sind auch Thema zahlreicher Romane und Verfilmungen.

Die klassische Figur des kleinen grünen Männchens mit Antennen auf dem Kopf erschien erstmals 1913 in einem Comic und ist seitdem als Klischee nicht mehr wegzudenken.

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.

Kurd Laßwitz brachte 1897 seinen sehr umfangreichen Roman Auf zwei Planeten über einen Besuch bei den Marsbewohnern heraus.

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 Invasoren von für uns harmlosen, irdischen Mikroben dahingerafft 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.

Im Jahr 1978 entstand der Film Unternehmen Capricorn. Er griff das Thema der Verschwörungstheorien zur Mondlandung auf, indem er es in sehr zugespitzter Form auf eine im Filmstudio vorgetäuschte Marsexpedition übertrug.

Der 1996 entstandene Film Mars Attacks setzt sich ironisch mit dem Thema Marsinvasion auseinander, wobei den Marsianern amerikanische Schnulzenmusik aus den 1950er Jahren zum Verhängnis wird.

Unter der Regie von Brian de Palma wurden im Jahr 2000 mit dem Film Mission to Mars die Spekulationen um das Marsgesichts der Cydonia-Region als hinterlassenes Bauwerk dramatisch weitgehend thematisiert.

Steven Spielbergs 2005 entstandenes Remake von Krieg der Welten nahm noch einmal das Thema auf und zeigte die Invasion von Außerirdischen auf der Erde aus der Sicht eines Familienvaters aus den USA.

Weitere bekannte Sciencefiction-Filme, die auf dem Mars handeln, sind Red Planet und Die totale Erinnerung – Total Recall.

Edgar Rice Burroughs, der Autor von Tarzan, schrieb von 1917 bis 1943 die elfbändige Saga John Carter vom Mars, in der sich der irdische Held in marsianische Prinzessinnen verliebt, gegen Luftpiraten, grünhäutige Unholde, weiße Riesenaffen und andere Untiere kämpft.

Die Mars-Chroniken, eine stimmungsvolle Sammlung von Erzählungen des Schriftstellers Ray Bradbury, sind ebenfalls auf dem Mars angesiedelt.

Große Beachtung erhielt die Marstrilogie, eine von Kim Stanley Robinson in den frühen 1990er Jahren verfasste Romanserie über die Besiedelung unseres Nachbarplaneten. Der besondere Ansatz dieser Geschichten liegt in der vorwiegend technischen Schilderung unter vollständigem Verzicht phantastischer Elemente.

Der wohl prominenteste Auftritt des Mars in der Musik dürfte der erste Satz von Gustav Holsts Orchestersuite Die Planeten (1914–1916) sein, deren erster Satz Mars, the Bringer of War mit seinem drohend-martialischen Charakter die mythologische Gestalt Mars eindrucksvoll porträtiert.

Bestsellerautor Andreas Eschbach verfasst von 2005 bis 2008 die Pentalogie Das Marsprojekt.

Helga Abret und Lucian Boa geben in ihrem Buch Das Jahrhundert der Marsianer einen literarischen Überblick über Erzählungen und Romane über den Mars und seine fiktiven Bewohner. Von der Beschreibung einer „ekstatischen Reise“ zum Mars (Itinerarium exstaticum coeleste, 1656) des Jesuitenpaters Athanasius Kircher bis hin zu Science Fiction-Erzählungen des 20. Jahrhunderts reicht die Bandbreite der kommentierten Werke, mit denen die Autoren aufzeigen, dass „sich aus dem Zusammenwirken von Naturwissenschaften und Literatur ein moderner Mythos“ entwickelte.

[Bearbeiten] Siehe auch

[Bearbeiten] Quellen und Anmerkungen

↑ ^a ^b NASA Mars Fact Sheet.
↑ Mars in Nineplanets
↑ Mars: Roter Planet hat Kern aus flüssigem Eisen
↑ Jason C Goodman, MIT (Hrsg.): The Past, Present, and Possible Future of Martian Climate. 22. September 1997 (Stand: 26. Februar 2007).
↑ Rudolf Idler, Astronomie.de (Hrsg.): Marsbeobachtung. (Stand: 28. Mai 2008).
↑ whfreeman.com (Hrsg.): Duststorms on Mars. (Stand: 22. Februar 2007).
↑ Thorsten Dambeck, Spiegel Online (Hrsg.): Geologen staunen über Mars-Gletscher. (Stand: 28. April 2008).
↑ Mars Express-Radar misst Wassermenge am Marssüdpol
↑ ^a ^b Die Presse (Hrsg.): [1]. (Deutsch) 21.03.2008 (Stand: 22.03.2008).
↑ „Fließendes Wasser auf dem Mars?“ – Artikel bei Heise online
↑ "Schwarze Löcher" auf dem Mars
↑ Günter Paul: Das Loch Jeanne – Tiefe Schächte auf dem Mars, faz.net, 30.08.2007
↑ Fraser Cain, Universe Today (Hrsg.): Salt Deposits on Mars Might Be the Right Place to Search for Life. (Englisch) 20.03.2008 (Stand: 22.03.2008).
↑ Thorsten Dambeck: Phoenix entdeckt Eis auf dem Mars, Spiegel Online 20. Juni 2008

[Bearbeiten] Literatur (chronologisch geordnet)

Robert Henseling: Mars. Seine Rätsel und seine Geschichte. Kosmos Gesellschaft der Naturfreunde. Franckh’sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart 1925 (das Buch ist von historischem Interesse).
Roland Wielen: Planeten und ihre Monde. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg-Berlin-Oxford 1988, ISBN 3-922508-46-4
Hans R. Jenemann, Arno M. Basedow, Erich Robens: Die Entwicklung der Makro-Vakuumwaage. Wirtschaftsverl. NW, Bremerhaven 1992, ISBN 3-89429-214-8
David Morrison: Planetenwelten. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg-Berlin-Oxford 1995, ISBN 3-86025-127-9
Rolf Sauermost, Arthur Baumann: Lexikon der Astronomie – die große Enzyklopädie der Weltraumforschung. 2 Bde. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg-Berlin-Oxford 1995, ISBN 3-86150-145-7
William Sheehan: The Planet Mars – A History of Observation and Discovery. Univ. of Arizona Press, Tucson 1996, 1997, ISBN 0-8165-1641-3
Holger Heuseler, Jaumann, Neukum: Die Mars Mission. BLV Verlagsgesellschaft, München 1998, ISBN 3-405-15461-8
David McNab, James Younger: Die Planeten. C. Bertelsmann, München 1999, ISBN 3-570-00350-7
Paul Raeburn: Mars – Die Geheimnisse des roten Planeten. Steiger, Augsburg 2000, ISBN 3-89652-168-3
Ronald Greeley: Der NASA-Atlas des Sonnensystems. Knaur, München 2002, ISBN 3-426-66454-2
Hans-Ulrich Keller: Das Kosmos Himmelsjahr 2003. Franckh-Kosmos Verlags-GmbH, Stuttgart 2002, ISBN 3-440-09094-9
Robert Markley: Dying Planet: Mars in Science and the Imagination. Duke University Press 2005, ISBN 0-8223-3638-3
Thorsten Dambeck: Wasserreiche Frühzeit des Mars. Spektrum der Wissenschaft, Mai 2006, S. 14–16, ISSN 0170-2971
Ernst Hauber: Wasser auf dem Mars. Physik in unserer Zeit 38(1), S. 12–20 (2007), ISSN 0031-9252
Water on Mars, Scirus topic overview