Mars – Der rote Planet: Fakten, Geologie, Klima & Raumfahrt

Erscheinungsbild

Der Mars ist ein terrestrischer Planet und besteht aus Gestein. Der Boden dort ist rot wegen Eisenoxid (Rost) in den Gesteinen und Staub. Die Atmosphäre des Planeten ist sehr dünn. Sie besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid mit etwas Argon und Stickstoff und winzigen Mengen anderer Gase einschließlich Sauerstoff. Die Temperaturen auf dem Mars sind kälter als auf der Erde, weil er weiter von der Sonne entfernt ist und weniger Luft hat, um die Wärme zu speichern. Am Nord- und Südpol gibt es Wassereis und gefrorenes Kohlendioxid. Auf dem Mars gibt es jetzt kein flüssiges Wasser auf der Oberfläche, aber Anzeichen von Abfluss auf der Oberfläche wurden wahrscheinlich durch Wasser verursacht.

Die durchschnittliche Dicke der Kruste des Planeten beträgt etwa 50 km (31 mi), mit einer maximalen Dicke von 125 km (78 mi).

Monde

Der Mars hat zwei kleine Monde, Phobos und Deimos genannt.

Physische Geographie

Rotation

Ein Tag auf dem Mars wird Sol genannt und ist etwas länger als ein Tag auf der Erde. Der Mars rotiert in 24 Stunden und 37 Minuten. Er dreht sich um eine geneigte Achse, genau wie die Erde, so dass er vier verschiedene Jahreszeiten hat. Von allen Planeten des Sonnensystems sind die Jahreszeiten des Mars aufgrund ihrer ähnlichen axialen Neigung am erdähnlichsten. Die Länge der Mars-Jahreszeiten ist fast doppelt so lang wie die der Erde, da die größere Entfernung des Mars von der Sonne dazu führt, dass das Mars-Jahr fast zwei Erdenjahre lang ist.

Die Temperaturen an der Marsoberfläche schwanken zwischen Tiefstwerten von etwa -143 °C (an den Winterpolkappen) und Höchstwerten von bis zu 35 °C (im äquatorialen Sommer). Die große Bandbreite der Temperaturen ist vor allem auf die dünne Atmosphäre zurückzuführen, die nicht viel Sonnenwärme speichern kann. Außerdem ist der Planet 1,52 Mal so weit von der Sonne entfernt wie die Erde, so dass nur 43% der Sonnenlichtmenge auf ihn fällt.

Wasser

In einem Bericht aus dem Jahr 2015 heißt es, dass dunkle Streifen auf dem Mars auf der Oberfläche durch Wasser beeinträchtigt wurden.

Flüssiges Wasser kann auf der Marsoberfläche aufgrund des niedrigen atmosphärischen Drucks (es gibt nicht genug Luft, um es zu halten) nicht existieren, außer in den niedrigsten Höhen für kurze Zeiträume. Die beiden polaren Eiskappen scheinen größtenteils aus gefrorenem Wasser zu bestehen. Die Menge des Eises in der südlichen Polkappe würde, wenn es schmilzt, ausreichen, um die gesamte Oberfläche des Planeten 11 Meter tief zu bedecken. Ein Permafrostmantel erstreckt sich vom Pol bis zu Breitengraden von etwa 60°.

Geologische Beweise, die bei unbemannten Missionen gesammelt wurden, deuten darauf hin, dass der Mars einst viel flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche hatte. Im Jahr 2005 zeigten Radardaten das Vorhandensein großer Mengen von Wassereis an den Polen und in den mittleren Breiten. Der Marsrover Spirit nahm im März 2007 Proben von chemischen Verbindungen, die Wassermoleküle enthielten. Der Lander Phoenix fand im Juli 2008 Wassereis in flachem Marsboden. Die auf dem Mars beobachteten Landformen deuten stark darauf hin, dass zu irgendeinem Zeitpunkt flüssiges Wasser auf der Planetenoberfläche existierte. Riesige Bereiche des Bodens sind abgeschabt und erodiert worden.

Polarkappen

Der Mars hat zwei permanente polare Eiskappen. Während des Winters eines Pols liegt er in ständiger Dunkelheit, kühlt die Oberfläche ab und verursacht die Ablagerung von 25-30% der Atmosphäre in CO2-Eisplatten (Trockeneis). Wenn die Pole wieder dem Sonnenlicht ausgesetzt werden, sublimiert das gefrorene _CO2 (verwandelt sich in Dampf) und erzeugt enorme Winde, die mit bis zu 400 km/h von den Polen fegen. Jede Jahreszeit bewegt dies große Mengen an Staub und Wasserdampf, wodurch erdähnlicher Frost und große Zirruswolken und Staubstürme entstehen. Wasser-Eis-Wolken wurden 2004 vom Opportunity-Rover fotografiert.

Die Polkappen an beiden Polen bestehen hauptsächlich aus Wassereis.

Atmosphäre

Der Mars hat eine sehr dünne Atmosphäre mit kaum Sauerstoff (es handelt sich hauptsächlich um Kohlendioxid). Da es eine noch so dünne Atmosphäre gibt, ändert der Himmel seine Farbe, wenn die Sonne auf- und untergeht. Der Staub in der Marsatmosphäre lässt die Sonnenuntergänge auf dem Mars etwas blau erscheinen. Die Marsatmosphäre ist zu dünn, um den Mars vor Meteoriten zu schützen, weshalb der Mars so viele Krater hat.

Meteoriten-Krater

Nach der Bildung der Planeten erlebten alle das "Späte schwere Bombardement". Ungefähr 60% der Marsoberfläche weist eine Aufzeichnung von Einschlägen aus dieser Ära auf. Ein Großteil der restlichen Oberfläche liegt wahrscheinlich über den riesigen Einschlagsbecken, die durch diese Ereignisse verursacht wurden. Es gibt Beweise für ein enormes Einschlagbecken auf der nördlichen Hemisphäre des Mars, das sich über eine Fläche von 10.600 mal 8.500 km (6.600 mal 5.300 mi) erstreckt, was ungefähr viermal so groß ist wie das größte bisher entdeckte Einschlagbecken. Diese Theorie legt nahe, dass der Mars vor etwa vier Milliarden Jahren von einem Körper in Pluto-Größe getroffen wurde. Man nimmt an, dass dieses Ereignis die Ursache für den Unterschied zwischen den Marshalbkugeln ist. Es verursachte das glatte Borealis-Becken, das 40% des Planeten bedeckt.

Einige Meteoriten schlugen mit so großer Wucht auf dem Mars ein, dass einige wenige Stücke des Mars ins All flogen - sogar bis zur Erde! Manchmal findet man auf der Erde Felsen, die chemische Stoffe enthalten, die genau denjenigen in Marsgestein entsprechen. Diese Felsen sehen auch so aus, als seien sie sehr schnell durch die Atmosphäre gefallen, so dass man annehmen kann, dass sie vom Mars stammen.

Geographie

Auf dem Mars befindet sich der höchste bekannte Berg des Sonnensystems, der Olympus Mons. Olympus Mons ist etwa 17 Meilen (oder 27 Kilometer) hoch. Das ist mehr als dreimal so hoch wie der höchste Berg der Erde, der Mount Everest. Er beherbergt auch die Valles Marineris, das drittgrößte Riftsystem (Canyon) des Sonnensystems, das 4.000 km lang ist.

Beobachtung des Mars

Unsere Aufzeichnungen über die Beobachtung und Aufzeichnung des Mars beginnen mit den altägyptischen Astronomen im 2. Jahrtausend vor Christus.

Detaillierte Beobachtungen über die Lage des Mars wurden von babylonischen Astronomen gemacht, die Methoden entwickelten, um mit Hilfe von Mathematik die zukünftige Position des Planeten vorherzusagen. Die antiken griechischen Philosophen und Astronomen entwickelten ein Modell des Sonnensystems mit der Erde im Zentrum ("geozentrisch") anstelle der Sonne. Sie benutzten dieses Modell, um die Bewegungen des Planeten zu erklären. Indische und islamische Astronomen schätzten die Größe des Mars und seine Entfernung von der Erde. Ähnliche Arbeiten wurden von chinesischen Astronomen durchgeführt.

Im 16. Jahrhundert schlug Nikolaus Kopernikus ein Modell für das Sonnensystem vor, bei dem die Planeten kreisförmigen Bahnen um die Sonne folgen. Dieses "heliozentrische" Modell war der Beginn der modernen Astronomie. Es wurde von Johannes Kepler überarbeitet, der eine elliptischeUmlaufbahn für den Mars vorgab, die den Daten unserer Beobachtungen besser entsprach.

Die ersten Beobachtungen des Mars mit dem Fernrohr wurden 1610 von Galileo Galilei gemacht. Innerhalb eines Jahrhunderts entdeckten Astronomen deutliche Albedo-Merkmale (Helligkeitsveränderungen) auf dem Planeten, darunter den dunklen Fleck und die polaren Eiskappen. Sie waren in der Lage, den Tag (Rotationsperiode) und die axiale Neigung des Planeten zu bestimmen.

Bessere Teleskope, die Anfang des 19. Jahrhunderts entwickelt wurden, ermöglichten es, die permanenten Merkmale der Marsalbedo detailliert zu kartieren. Die erste grobe Karte des Mars wurde 1840 veröffentlicht, gefolgt von besseren Karten ab 1877. Die Astronomen dachten fälschlicherweise, sie hätten die spektroskopische Markierung von Wasser in der Marsatmosphäre entdeckt, und die Vorstellung von Leben auf dem Mars wurde in der Öffentlichkeit populär.

Seit den 1870er Jahren wurden gelbe Wolken auf dem Mars beobachtet, die aus windgetriebenem Sand oder Staub bestanden. In den 1920er Jahren wurde der Bereich der Temperatur der Marsoberfläche gemessen; er reichte von -85 bis 7 ^oC. Es wurde festgestellt, dass die Planetenatmosphäre trocken war und nur Spuren von Sauerstoff und Wasser enthielt. Im Jahr 1947 zeigte Gerard Kuiper, dass die dünne Marsatmosphäre viel Kohlendioxid enthielt, etwa doppelt so viel wie in der Erdatmosphäre. Die erste standardisierte Benennung der Merkmale der Marsoberfläche wurde 1960 von der Internationalen Astronomischen Union festgelegt.

Seit den 1960er Jahren wurden mehrere robotergestützte Raumfahrzeuge und Rover zur Erkundung des Mars vom Orbit und von der Oberfläche aus geschickt. Der Planet blieb unter Beobachtung durch boden- und weltraumgestützte Instrumente in einem breiten Bereich des elektromagnetischen Spektrums (sichtbares Licht, Infrarot und andere). Die Entdeckung von Meteoriten auf der Erde, die vom Mars kamen, hat eine Laboruntersuchung der chemischen Bedingungen auf dem Planeten ermöglicht.

Mars-'Kanäle

Während der Opposition von 1877 verwendete der italienische Astronom Giovanni Schiaparelli ein 22-cm-Teleskop, um die erste detaillierte Karte des Mars zu erstellen. Was die Aufmerksamkeit der Menschen erregte, war, dass die Karten Merkmale aufwiesen, die er canali nannte. Diese erwiesen sich später als optische Täuschung (nicht real). Diese canali waren angeblich lange gerade Linien auf der Marsoberfläche, denen er Namen berühmter Flüsse auf der Erde gab. Sein Begriff canali wurde im Englischen im Volksmund falsch übersetzt als Kanäle, und es wurde angenommen, dass sie von intelligenten Wesen geschaffen wurden.

Andere Astronomen dachten, sie könnten die Kanäle ebenfalls sehen, insbesondere der amerikanische Astronom Percival Lowell, der Karten eines künstlichen Kanalnetzes auf dem Mars zeichnete.

Obwohl diese Ergebnisse weitgehend akzeptiert wurden, wurden sie angefochten. Der griechische Astronom Eugène M. Antoniadi und der englische Naturforscher Alfred Russel Wallace waren gegen die Idee; Wallace war äußerst offen. Da größere und bessere Teleskope verwendet wurden, wurden weniger lange, gerade Canali beobachtet. Bei einer Beobachtung 1909 durch Flammarion mit einem 84-cm-Teleskop wurden unregelmäßige Muster beobachtet, aber es wurde kein canali gesehen.

Leben auf dem Mars

Da der Mars einer der erdnächsten Planeten des Sonnensystems ist, haben sich viele gefragt, ob es auf dem Mars irgendeine Art von Leben gibt. Heute wissen wir, dass die Art von Leben, wenn es sie gibt, ein einfacher bakterienartiger Organismus wäre.

Meteoriten

Die NASA führt einen Katalog von 34 Marsmeteoriten, d.h. Meteoriten, die ursprünglich vom Mars stammen. Diese Bestände sind sehr wertvoll, da sie die einzigen verfügbaren physischen Proben vom Mars sind.

Studien am Johnson Space Center der NASA zeigen, dass mindestens drei der Meteoriten mögliche Hinweise auf früheres Leben auf dem Mars enthalten, und zwar in Form von mikroskopischen Strukturen, die versteinerten Bakterien (so genannten Biomorphen) ähneln. Obwohl die gesammelten wissenschaftlichen Beweise verlässlich sind und die Gesteine korrekt beschrieben werden, ist nicht klar, wie die Gesteine ausgesehen haben. Bis heute versuchen sich die Wissenschaftler immer noch zu einigen, ob es sich wirklich um Beweise für einfaches Leben auf dem Mars handelt.

In den letzten Jahrzehnten waren sich die Wissenschaftler darüber einig, dass bei der Verwendung von Meteoriten von anderen Planeten, die auf der Erde gefunden wurden (oder von Gesteinen, die auf die Erde zurückgebracht wurden), verschiedene Dinge notwendig sind, um sich des Lebens sicher zu sein. Diese Dinge umfassen:

1. Kam das Gestein aus der richtigen Zeit und vom richtigen Ort auf dem Planeten, damit Leben existieren kann?
2. Enthält die Probe Anzeichen von Bakterienzellen (zeigt sie Fossilien irgendeiner Art, auch wenn sie sehr klein sind)?
3. Gibt es Hinweise auf Biominerale? (Mineralien, die normalerweise von Lebewesen verursacht werden)
4. Gibt es Hinweise auf lebenstypische Isotope?
5. Sind die Merkmale Teil des Meteoriten, und nicht Kontamination von der Erde?

Damit sich die Menschen über das vergangene Leben in einer geologischen Probe einigen können, müssen die meisten oder alle diese Dinge erfüllt sein. Dies ist noch nicht geschehen, aber die Untersuchungen sind noch im Gange. Nachuntersuchungen der in den drei Marsmeteoriten gefundenen Biomorphe sind im Gange.

Die Bedeutung des Wassers

Flüssiges Wasser ist notwendig für das Leben und den Stoffwechsel, wenn also Wasser auf dem Mars vorhanden war, verbessern sich die Chancen für die Entwicklung von Leben. Die Wikinger-Orbiter fanden Hinweise auf mögliche Flusstäler in vielen Gebieten, Erosion und in der südlichen Hemisphäre verzweigte Flüsse. Seither haben auch Rover und Orbiter genau hingeschaut und schließlich nachgewiesen, dass sich Wasser zu einer bestimmten Zeit an der Oberfläche befand und immer noch als Eis an den Polkappen und im Untergrund zu finden ist.

Heute

Bislang haben Wissenschaftler kein Leben auf dem Mars gefunden, weder lebendig noch ausgestorben. Mehrere Raumsonden haben sich zum Mars begeben, um es zu untersuchen. Einige haben den Planeten umkreist (umrundet), und einige sind auf ihm gelandet. Es gibt Bilder von der Marsoberfläche, die von den Sonden zur Erde zurückgeschickt wurden. Einige Leute sind daran interessiert, Astronauten zum Mars zu schicken. Sie könnten eine bessere Suche durchführen, aber Astronauten dorthin zu schicken wäre schwierig und teuer. Die Astronauten wären viele Jahre im Weltraum, und es könnte wegen der Strahlung der Sonne sehr gefährlich sein. Bislang haben wir nur unbemannte Sonden geschickt.

Die jüngste Sonde auf dem Planeten ist das Mars Science Laboratory. Sie ist am 6. August 2012 auf Aeolis Palus im Sturmkrater auf dem Mars gelandet. Sie brachte einen mobilen Forscher namens "Curiosity" mit. Sie ist die fortschrittlichste Raumsonde aller Zeiten. Curiosity hat Marsboden ausgegraben und in ihrem Labor untersucht. Sie hat Schwefel-, Chlor- und Wassermoleküle gefunden.

Populäre Kultur

Über diese Idee wurden einige berühmte Geschichten geschrieben. Die Schriftsteller benutzten den Namen "Marsmenschen" für intelligente Wesen vom Mars. Im Jahr 1898 schrieb H. G. Wells Der Krieg der Welten, ein berühmter Roman über Marsmenschen, die die Erde angreifen. 1938 strahlte Orson Welles in den Vereinigten Staaten eine Radioversion dieser Geschichte aus, und viele Menschen dachten, dass es wirklich geschah, und hatten große Angst. Ab 1912 schrieb Edgar Rice Burroughs mehrere Romane über die Abenteuer auf dem Mars.