Mars (planet)

Mars
Mars i naturlige farver, blev dataene for det computergenererede billede optaget i 1999 med Mars Global Surveyor
Egenskaber af det kredsløb [1]
Stor halvakse	1.524 AU (227,99 millioner km)
Perihelion - aphelion	1.381-1.666 AU
excentricitet	0,0934
Hældning af kredsløbets plan	1,8506 °
Sidereal orbital periode	686.980 d
Synodisk periode	779,94 d
Gennemsnitlig omløbshastighed	24,07 km / s
Mindste - største afstand til jorden	0,372-2,682 AU
Fysiske egenskaber [1] [2]
Ækvatorial diameter *	6.792,4 km
Stangdiameter *	6.752,4 km
Dimensioner	.100,107 jordmasser 6,417 x 10 23 kg
Medium densitet	3,933 g / cm 3
Gravitationsacceleration *	3,69 m / s 2
Undslippe hastighed	5,03 km / s
Rotationsperiode	24 timer 37 minutter 22 sekunder
Hældning af rotationsaksen	25,19 °
Geometrisk albedo	0,170
Maks. Tilsyneladende lysstyrke	−2,94 m
Atmosfærens egenskaber
Tryk *	6 · 10 −3 bar
Temperatur * Min. - Medium - Maks.	120 K (–153 ° C ) 210 K (−63 ° C) 293 K (+20 ° C)
Hovedingredienser Kuldioxid : 95,32% Kvælstof : 2,7% Argon : 1,6% Oxygen : 0,13% Kulilte : 0,08% Vand : 0,021%
* baseret på planetens nul -niveau
Andre
Måner	Phobos , Deimos
Størrelses sammenligning mellem Jorden (venstre) og Mars

Mars er den fjerde planet i solsystemet, regnet fra solen og jordens ydre nabo. Det er en af ​​de jordlignende (jordiske) planeter .

På næsten 6.800 kilometer er dens diameter omkring halvdelen af ​​jordens, og dens volumen er en god syvende af jordens volumen. Dette gør Mars til den næst mindste planet i solsystemet efter Merkur , men har en mangfoldig geologi og de højeste vulkaner i solsystemet. Med en gennemsnitlig afstand på 228 millioner kilometer er den omkring 1,5 gange så langt fra solen som jorden.

Mars masse er omkring en tiendedel af jordens. Accelerationen på grund af tyngdekraften på dens overflade er 3,69 m / s², hvilket svarer til omkring 38% af den på jorden. Med en densitet på 3,9 g / cm³ har Mars den laveste værdi af de jordiske planeter. Derfor er tyngdekraften på den endda lidt lavere end på den mindre, men tættere kviksølv.

Mars er også kendt som den røde planet . Denne farve skyldes jernoxid støv ( rust ), som har spredt over overfladen og i den tynde _CO2 atmosfære . Dens orange til blodrøde farve og dens udsving i lysstyrke på den jordiske nattehimmel er også årsagen til dens navn efter den romerske krigsgud Mars . ^[3]

De to polarkapper og flere mørke sletter, der skifter farve om foråret, er tydeligt synlige i større teleskoper. Fotos fra rumsonder viser en overflade, der er delvis dækket af kratere og stærke spor af tidligere tektonik (dybe kløfter og en vulkan over 20 km høj). Mars -robotter har allerede geologisk undersøgt flere områder.

Mars har to små, uregelmæssigt formede måner, der blev opdaget i 1877: Phobos og Deimos (græsk af frygt og terror ).

Det astronomiske symbol på Mars er ♂ .

Bane og rotation

Kredsløb

Mars bevæger sig i en elliptisk bane rundt om Solen i en afstand på 206,62 til 249,23 millioner kilometer (1,38 AU til 1,67 AU) på knap 687 dage (ca. 1,9 år ). Banens plan er 1,85 ° skråt i forhold til planet i jordens bane .

Dens omløbshastighed svinger med afstanden fra solen mellem 26,50 km / s og 21,97 km / s og gennemsnit 24,13 km / s. Den orbitale excentricitet er 0,0935. Efter Merkur -kredsløbet er dette den næststørste afvigelse fra den cirkulære form for alle planetbaner i solsystemet.

Tidligere havde Mars en mindre excentrisk bane. For 1,35 millioner år siden var excentriciteten kun omkring 0,002, mindre end jordens i dag. ^[4] Mars excentricitetsperiode er omkring 96.000 år, jordens omkring 100.000 år. ^{Imidlertid har} Mars stadig en længere excentricitetscyklus med en periode på 2,2 millioner år lagt oven på den med perioden på 96.000 år. I løbet af de sidste 35.000 år er kredsløbet blevet lidt mere excentrisk på grund af de andre planeters tyngdekræfter . Minimumsafstanden mellem Jorden og Mars vil blive lidt mindre i løbet af de næste 25.000 år. ^[6]

Der er fem nummererede asteroider, der deler den samme bane med Mars ( Mars Trojans ). Du befinder dig på Lagrangian -punkterne L ₄ og L ₅ , det vil sige, at de skynder sig foran planeten med 60 ° eller følger den med 60 °.

rotation

Rotations animation

Mars roterer rundt om sin egen akse på 24 timer og 37,4 minutter ( siderisk dag ). I forhold til solen resulterer dette i en marsdag (også kaldet sol) på 24 timer, 39 minutter og 35 sekunder. Planetens ækvatoriale plan hælder 25,19 ° til dets bane (jordens 23,44 °), så der er årstider, der ligner dem på jorden. Disse varer dog næsten dobbelt så længe, ​​siden det sideriske marsår har 687 jorddage. Da Mars -kredsløbet har en betydeligt større excentricitet end Jordens og Mars 'nordlige tendens til at pege i retning af den store kredsløb -ellipseakse, er årstiderne af forskellig længde. I løbet af de sidste 300.000 år har rotationsaksen varieret mellem 22 ° og 26 °. Før det var det flere gange over 40 °, hvilket resulterede i stærke klimaændringer , der var også is i ækvatorialområdet, og det forklarer den stærke jorderosion .

Nordpolen på Mars peger på den nordlige del af stjernebilledet Svanen , hvormed retningen adskiller sig med cirka 40 ° fra jordaksen. Mars pol stjerne er Deneb (med en lille afvigelse af aksen i retning Alpha Cephei ). ^[7]

Rotationsaksen udfører en presessionbevægelse , hvis periode er 170.000 år (7 gange langsommere end jorden). Ud fra denne værdi, som blev bestemt ved hjælp af Pathfinder -missionen, kan forskerne udlede massekoncentrationen inde i planeten. ^[8.]

Atmosfære og klima

Over Mars -horisonten kan atmosfæren ses som et tåget slør. Galle -krateret, der ligner et smiley, kan ses til venstre. ( Viking , 1976)

Mars har en meget tynd atmosfære. Som følge heraf er atmosfæretrykket meget lavt, og vand kan ikke eksistere i flydende form på overfladen af ​​Mars, bortset fra kort tid i de dybeste områder.

Da den tynde Mars -atmosfære kun kan gemme en lille mængde solvarme, er temperaturforskellene på overfladen meget store. Temperaturer nær ækvator når omkring 20 ° C i løbet af dagen og falder til -85 ° C om natten. Middeltemperaturen på planeten er omkring -63 ° C. ^[9]

atmosfæren

Mars -atmosfæren består af 95,97% kuldioxid . Derudover er der 1,89% nitrogen , 1,93% argon , små mængder ilt (0,146%) og kulilte (0,0557%) samt spor af vanddamp , metan , svovldioxid , ozon og andre forbindelser af kulstof, hydrogen og ilt , Kvælstof, chlor og svovl.

Atmosfæren er temmelig støvet. Den indeholder partikler med en diameter på cirka 1,5 µm , som får himlen over Mars til at se ud i en lysegul til orange-brun nuance.

Det gennemsnitlige atmosfæriske tryk på overfladen af ​​Mars er kun 6,36 hPa (hektopascal). Sammenlignet med et gennemsnit på 1013 hPa på jorden er dette kun 0,63%, hvilket svarer til lufttrykket i jordens atmosfære i 35 kilometers højde. Atmosfæren blev sandsynligvis båret væk af solvinden over tid og ført ud i rummet. Dette blev lettet af planetens lave tyngdekraft og dens svage magnetfelt , som giver lidt beskyttelse mod solens højenergipartikler.

Isskyer over Mars ( Mars Pathfinder , okt 1997)

Klima og vejr

Dynamiske processer finder sted i atmosfæren afhængigt af årstiderne og intensiteten af ​​solstråling. De iskolde polarkapper sublimerer delvist om sommeren, og kondenseret vanddamp danner omfattende cirrusskyer . Selve polarkapperne er lavet af fast kuldioxid og is.

I 2008 opdagede rumfartøjet Mars Express skyer af frosset kuldioxid. De er placeret i en højde på op til 80 kilometer og har en vandret forlængelse på op til 100 km. De absorberer op til 40% af det indgående sollys og kan dermed reducere overfladens temperatur med op til 10 ° C. ^[10]

Ved hjælp af LIDAR -laseren fra Phoenix -rumsonden blev det i 2009 opdaget, at i anden halvdel af natten, halvtreds dage efter solhverv, faldt små iskrystaller fra tynde cirrusskyer ned på Mars -gulvet. ^[11]

Støvstorm i Syrien -regionen ( Mars Global Surveyor , maj 2003)

Mars før og efter / under den globale støvstorm i 2018

Årstider

Hvis Mars havde en jordlignende bane, ville årstiderne ligne jordens på grund af aksens hældning. Den forholdsvis store excentricitet af dens bane har imidlertid en betydelig effekt på årstiderne. Mars er placeret nær perihelionen af sin bane om sommeren på den sydlige halvkugle og vinteren på den nordlige halvkugle. I nærheden af aphelion er det vinter på den sydlige halvkugle og sommer på den nordlige halvkugle.

Som følge heraf er årstiderne på den sydlige halvkugle meget mere markante end på den nordlige halvkugle, hvor klimaet er mere afbalanceret end ellers ville være tilfældet. Sommertemperaturer i syd kan være op til 30 ° C højere end sammenlignelige sommertemperaturer i nord. ^[12] Årstiderne varierer i længden på grund af excentriciteten i Mars -kredsløbet. På den nordlige halvkugle forår 199.6, sommer 181.7, efterår 145.6 og vinter 160.1 jorddage. ^[13]

Vind og storm

På grund af de stærke dag-nat temperaturudsving på overfladen er der daglig morgen- og aftenvind. ^[14]

I løbet af Mars -foråret kan der forekomme voldsomme støvstorme på de store sletter, der undertiden dækker store dele af Mars -overfladen. Billederne af Mars -sonder viser også hvirvelvind, der trækker på Mars -sletterne og efterlader mørke spor på jorden. På grund af den meget tynde atmosfære er storme på Mars meget mindre kraftfulde end storme på Jorden. Selv ved høje vindhastigheder blæser kun små partikler ( støv ). ^[15] Blæst støv forbliver imidlertid i atmosfæren meget længere på Mars end på Jorden, da der ikke er nedbør, der renser luften, og tyngdekraften er lavere.

Støvstorme opstår normalt under periheliet, da planeten på det tidspunkt modtager 40 procent mere sollys end under aphelion. Under aphelion dannes skyer af vandis i atmosfæren, som igen interagerer med støvpartiklerne og dermed påvirker temperaturen på planeten. ^[16] Vindhastighederne i den øvre atmosfære kan nå op til 650 km / t, på jorden næsten 400 km / t. ^[17]

tordenvejr

Kraftige støvstorme ser også ud til at forårsage tordenvejr. I juni 2006 undersøgte forskere Mars med et radioteleskop og fandt udbrud af stråling i mikrobølgeområdet, der opstår med lyn. I det område, hvor strålingsimpulserne blev observeret, var der dengang en voldsom støvstorm med høje støvskyer. Både den observerede støvstorm og spektret af strålingsimpulser angiver en støvstorm med lyn eller store udladninger. ^{[18] [19]}

overflade

Typiske kampesten på overfladen af ​​Mars (Mars Pathfinder, 1997)

Mars 'overflade er omkring en fjerdedel af jordens overflade. Med 144 millioner km² svarer det til næsten det samlede areal på alle kontinenter på jorden (149 millioner km²) og er mindre end det samlede areal i Stillehavet (166,24 millioner km²).

Planeten skylder den røde farve på dens overflade til jernoxidstøvet, der har spredt sig over overfladen og i atmosfæren. Således er den røde planet en "rusten planet".

Dens to halvkugler er meget forskellige. Den sydlige halvkugle repræsenterer et enormt højland , der i gennemsnit er 2-3 km over det globale nulniveau og har omfattende skjoldvulkaner . De mange slagkratere beviser sin alder på næsten 4 milliarder år. Dette står i kontrast til det geologisk unge, næsten kraterløse nordlige lavland . Det er 3-5 km under nul og har mistet sin oprindelige struktur på grund af geologiske processer, der endnu ikke er afklaret. Det blev muligvis udløst af en massiv kollision i planetens tidlige dage.

klipper

Kampesten , sandjord og klitter er synlige på landingsstederne for Mars -sonderne . Mars-klipperne har en boblelignende struktur på overfladen og ligner jordiske basalter i deres sammensætning, som blev udledt for årtier siden fra de Mars-meteoritter, der blev fundet på Jorden (Antarktis). De røde jordarter er tydeligvis resultatet af forvitring af jernholdige, vulkanske basalter.

I 1997 fandt Pathfinder- sonden ud over en bred vifte af basalter kvartsrige dybe klipper, der ligner den sydamerikanske andesit , samt olivin fra dybet og runde småsten fra konglomerater . Metamorf regolit (svarende til månens ) og æoliske sedimenter og lejlighedsvis blæst sand fremstillet af svovlholdige støvpartikler er udbredt.

Areografi

Den kartografiske fremstilling og beskrivelse af Mars overflade er isografien , fra Ares (Άρης, græsk for Mars ) og graphein (γράφειν, græsk for beskrive ). Følgelig omtales Mars ' geologi ' undertiden som areologi .

Areografiske koordinater , der er defineret som geografisk længdegrad og breddegrad som på Jorden, bruges til at bestemme positioner på Mars overflade.

Topografisk kort over Mars. De blå områder er under det angivne nul -niveau , det røde ovenfor.

Generelt kort over Mars med de største regioner

Topografiske halvkugler

Mars ' dikotomi ,' dikotomi ', er slående. Den nordlige og sydlige halvkugle er klart forskellige, hvorved man kan tale om de lave sletter i nord og højlandene i syd. Den centrale store cirkel, der adskiller de topografiske halvkugler, hælder omkring 40 ° til ækvator. Mars ' massemidtpunkt forskydes fra det geometriske centrum med cirka tre kilometer i retning af det nordlige lavland.

På den nordlige halvkugle er sand og støvdækkede sletter dominerende, som har fået navne som Utopia Planitia eller Amazonis Planitia . Mørke overfladeegenskaber, der er synlige i teleskoper, blev engang forvekslet med hav og navne som Mare Erythraeum , Mare Sirenum eller Aurorae Sinus . Disse navne bruges ikke længere i dag. Den mest omfattende mørke struktur, der kan ses fra Jorden, er Syrtis Major , den "store Syrte".

Den sydlige halvkugle er i gennemsnit seks kilometer højere end den nordlige halvkugle og består af geologisk ældre formationer. Den sydlige halvkugle er også mere krateret, f.eks. I højlandet i Arabia Terra . Blandt de mange slagkratere på den sydlige halvkugle er det største Mars -krater , Hellas Planitia , Hellas -lavlandet. Bassinet måler op til 2100 km i diameter. Indenfor målte Mars Global Surveyor 8.180 m under nul - under gennemsnittet af Mars - det laveste punkt på planeten. Det næststørste slagkrater på Mars, Chryse Planitia , ligger på kanten af ​​det nordlige lavland.

De klare forskelle i topografi kan skyldes interne processer eller en påvirkningshændelse . I sidstnævnte tilfælde kunne et større himmellegeme, såsom en asteroide , have ramt den nordlige halvkugle i de tidlige dage af dannelsen af ​​Mars og trænge ind i silikatskorpen. Lava kunne have lækket indefra og fyldt slagbassinet.

Som det er vist, er Marsskorpen under det nordlige lavland omkring 40 km tyk, hvilket i modsætning til den trinlignende overgang på overfladen kun stiger langsomt til 70 km op til Sydpolen. Dette kan være en indikation på interne årsager til dikotomien.

Overflade strukturer

I midten af ​​billedet er systemet med Mariner -dale . Yderst til venstre Tharsis -vulkanerne (billedmosaik fra Viking 1 Orbiter, 1980)

Skyttegrave

Syd for ækvator og næsten parallelt med den løber Valles Marineris (Mariner -dalene), det største kendte sprækkesystem i solsystemet. Den strækker sig over 4000 km og er op til 700 km bred og op til 7 km dyb. Det er en kæmpe tektonisk pause . I sin vestlige del, Noctis Labyrinthus , forgrener det sig til et kaotisk udseende virvar af talrige kløfter og dale, der er op til 20 km brede og op til 5 km dybe.

Noctis Labyrinthus ligger på den østlige flanke af Tharsis -højderyggen , en kæmpe udbulning af Mars -litosfæren over ækvator med en forlængelse på omkring 4.000 gange 3.000 kilometer og en højde på op til cirka 10 kilometer over det nordlige lavland. Bulen er optaget af tre meget høje, uddøde skjoldvulkaner langs det, der ser ud til at være en central fejllinje: Ascraeus Mons , Pavonis Mons og Arsia Mons . Tharsis Ridge og Mariner Valley har sandsynligvis en årsagssammenhæng. Vulkanske kræfter skubbede sandsynligvis overfladen af ​​planeten op i denne region og åbnede skorpen i sprækkesystemets område. En antagelse er, at denne vulkanske aktivitet blev udløst af en påvirkningshændelse, hvis nedslagspunkt var Hellas -bassinet på den modsatte side af Mars. I 2007 blev syv dybere skakter med en diameter på 100 til 250 meter opdaget i den nordøstlige del af Arsia Mons.

Olympus Mons , det højeste bjerg i solsystemet med 26 km

Olympus Mons 'komplekse kaldera

Vulkaner

Lige over for Hellas -bassinet ligger vulkangiganten Alba Patera . Den hæver sig cirka 6 km over det omkringliggende lavland direkte på den nordlige kant af Tharsis Ridge og er med en basediameter på over 1200 km den største vulkan i solsystemet. Patera er navnet på uregelmæssigt afgrænsede vulkaner med flad relief. Alba Patera kollapsede tilsyneladende en gang.

Umiddelbart vest for Tharsis -højderyggen og sydvest for Alba Patera stiger den højeste vulkan, Olympus Mons , 26,4 km over området omkring det nordlige lavland. Med en topmødehøjde på omkring 21,3 km over middelværdi, er det den højeste kendte højde i solsystemet.

Et andet, omend mindre omfattende, vulkansk område er Elysium -regionen nord for ækvator med skjoldvulkanerne Elysium Mons , Hecates Tholus og Albor Tholus .

Vulkanaktivitet kunne have fundet sted for 210.000 år siden til for kun 53.000 år siden. ^{[20] [21]}

Floddale

Kasei Vallis , den største floddal på Mars

På overfladen af ​​Mars løber floddale, der kan være flere hundrede kilometer lange og flere kilometer brede. Dagens tørre dale starter ganske pludseligt og har ingen tilløb. De fleste af dem opstår i enderne af Mariner -dalene og konvergerer mod nord i Chryse -bassinet . Strømlinede øer rejser sig nogle gange i dalene. De peger på en tidligere oversvømmelsesperiode , hvor store mængder vand skal have strømmet over en relativt kort geologisk periode. Det kunne have været vandis, der var under overfladen af ​​Mars, hvorefter den blev smeltet ved vulkanske processer og derefter flød af.

Derudover er der spor af erosion på skråninger og kraterkanter, som også kan være forårsaget af rindende vand.

I 2006 proklamerede NASA et unikt fund : på nogle NASA -fotografier taget syv år fra Mars kan man se ændringer på overfladen af ​​Mars, der har en vis lighed med ændringer forårsaget af strømmende vand. NASA diskuterer nu, om der kan være "flydende" vand udover vandis. ^[22]

Delta strukturer

I gamle Mars -landskaber, f.eks. Typiske aflejringer af tidligere floddeltaer kan for eksempel findes i Eberswalde -krateret på den sydlige halvkugle eller på Xanthe Terra -platået nær ækvator.

Tharsis-tholus-strimmel fanget med Hirise-kameraet fra Mars Reconnaissance Orbiter . Striben kan ses i midten til venstre. Til højre er foden af Tharsis Tholus .

Det har længe været antaget, at de dybt skårne dale i Xanthe Terra engang blev dannet af floder. Når en sådan flod flød ind i et større bassin, f.eks. Et krater, deponerede den eroderet klippemateriale som sedimenter. Type deponering afhænger af dette bassins art: Hvis det er fyldt med vand i en sø, dannes et delta. Men hvis bassinet er tørt, vil floden miste fart og langsomt sive væk. Der dannes en såkaldt alluvial kegle , som klart er forskellig fra deltaet.

Nylige analyser af sedimentlegemer baseret på orbiterfotos indikerer deltaer mange steder i Xanthe Terra - floder og søer var derfor ret almindelige i den tidlige Mars -periode. ^[23]

Dark Slope Streaks

Mørke striber på skråninger er almindelige på Mars. De forekommer på stejle skråninger af kratere, huler og dale og bliver lysere med alderen. Nogle gange starter de i et lille punktlignende område og bliver derefter gradvist bredere. De blev observeret at bevæge sig rundt om forhindringer som hulninger.

Farven menes at komme fra mørke underliggende lag, der udsættes for laviner med let støv. Imidlertid er der også blevet fremsat andre hypoteser, såsom vand eller endda vækst af organismer. Det mest interessante ved disse mørke skråninger er, at de stadig dannes i dag. ^[24]

Kaotiske områder

Der er mange regioner på Mars med en ophobning af klipper i forskellige størrelser og bordbjerglignende højder. De kaldes også "kaotiske områder". Ariadnes Colles er et sådant område med et område på omkring 29.000 km². Det ligger i Terra Sirenum , et sydligt højland på Mars. Blokkene har dimensioner på en til ti kilometer. De større blokke ligner bordbjerge med højder på op til 300 meter.

Der forekommer her råbte som strukturer og "Runzelrücken" (engelsk. Rynkekamme ) på. Årsagerne hertil er vulkansk-tektoniske bevægelser. ^[25]

Stenlag og aflejringer

Salt opbevaring

Ved hjælp af Mars Odyssey -sonden opdagede NASA en omfattende saltaflejring på plateauerne på den sydlige halvkugle af Mars. Disse aflejringer blev sandsynligvis dannet af overfladevand for omkring 3,5 til 3,9 milliarder år siden. ^[26]

Karbonataflejringer

Ved hjælp af Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) ombord på NASAs Mars Reconnaissance Orbiter kunne forskere påvise karbonatforbindelser i stenlag omkring det næsten 1.500 kilometer lange Isidis - slagbassin . Ifølge dette ville det vand, der eksisterede her for mere end 3,6 milliarder år siden, ikke have været surt, men snarere basisk eller neutralt.

Karbonatsten dannes, når vand og kuldioxid reagerer med calcium , jern eller magnesium i vulkansk sten. Under denne proces lagres kuldioxid fra atmosfæren i klippen. Dette kunne betyde, at Mars tidligere havde en tæt kuldioxidrig atmosfære, hvilket muliggjorde et varmere klima, hvor der også var vand i flydende tilstand. ^[27]

Ved hjælp af data fra MRO blev sten opdaget i 2010, der var blevet transporteret til overfladen af ​​kosmiske påvirkninger fra dybderne. Baseret på deres specifikke spektroskopiske fingeraftryk kunne det bestemmes, at de blev ændret hydrotermisk (under påvirkning af vand). Ud over disse carbonatmineraler er der også påvist silikater, som menes at være dannet på samme måde. Dette nye fund viser, at det ikke er lokaliserede forekomster, men at carbonater dannet i en meget stor region på det tidlige Mars. ^[28]

Hæmatitkugler på klippen "Berry Bowl"

Hæmatitkugler

Mars-sonen Opportunity fandt kugler i millimeterstørrelse af jernmineralet hæmatit i området ved Meridiani Planum . Disse kunne have deponeret milliarder af år siden under påvirkning af vand. Derudover blev der fundet mineraler, der er sammensat af svovl- , jern- eller bromforbindelser , såsom jarosite . På den modsatte halvkugle ^[29] af Mars fandt Spirit -sonden mineralet goethit i "Columbia Hills", som kun kan dannes under påvirkning af vand.

Silica

I 2010 brugte forskere MRO til at opdage aflejringer på en vulkanskegle forårsaget af vand. De var i stand til at identificere mineralet som kiselsyrehydrat, som kun kan have dannet sig i forbindelse med vand. Die Wissenschaftler nehmen an, dass, falls es auf dem Mars Leben gegeben hat, es sich dort in der hydrothermalen Umgebung am längsten hätte halten können. ^[30]

Polkappen

Die Nordpolregion (Mars Global Surveyor, 1999)

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 1000 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.

Da ein größerer, stabilisierender Mond fehlt, taumelt der Mars mit einer Periode von etwa 5 Millionen Jahren. Die Polarregionen werden daher immer wieder so stark erwärmt, dass das Wassereis schmilzt. Durch das abfließende Wasser entstehen die Riemen und Streifen an den Polkappen.

Wasservorkommen

Wie Mars vor Milliarden von Jahren ausgesehen haben könnte

Der Mars erscheint 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 Südpolregion ( Viking Orbiter, Dez. 2008)

Eisvorkommen an den Polen

Durch Radarmessungen mit der Sonde Mars Express wurden in der Südpolarregion, dem Planum Australe , Ablagerungsschichten mit eingelagertem Wassereis entdeckt, die weit größer und tiefreichender als die hauptsächlich aus Kohlendioxideis bestehende Südpolkappe sind. Die Wassereisschichten bedecken eine Fläche, die fast der Größe Europas entspricht, und reichen in eine Tiefe von bis zu 3,7 Kilometern. Das in ihnen gespeicherte Wasservolumen wird auf bis zu 1,6 Millionen Kubikkilometer geschätzt – circa zwei Drittel des irdischen Grönlandeispanzers – was laut der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) ausreichen würde, die Marsoberfläche mit einer etwa 11 Meter dicken Wasserschicht zu bedecken. ^[31]

Weitere Eisvorkommen

Beobachtete Veränderungen könnten Anzeichen für fließendes Wasser innerhalb der letzten Jahre sein. ^[22]

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 irdischen Eiszeiten. Dabei sollen Gletscher bis in subtropische Breiten vorgestoßen sein. Die Forscher schließen dies 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 ebendiesen Gebieten. Diese Bodeneisvorkommen werden als Reste solcher „Mars-Eiszeiten“ gedeutet. ^[32]

Auf der Europäischen Planetologenkonferenz EPSC im September 2008 in Münster wurden hochauflösende Bilder des Mars Reconnaissance Orbiters der NASA vorgestellt, die jüngste Einschlagkrater zeigen. Wegen der sehr dünnen Atmosphäre stürzen die Meteoriten praktisch ohne Verglühen auf die Marsoberfläche. Die fünf neuen Krater, die nur drei bis sechs Meter Durchmesser und eine Tiefe von 30 bis 60 cm aufweisen, wurden in mittleren nördlichen Breiten gefunden. Sie zeigen an ihrem Boden ein gleißend weißes Material. Wenige Monate später waren die weißen Flecken durch Sublimation verschwunden. Damit erhärten sich die Hinweise, dass auch weit außerhalb der Polgebiete Wassereis dicht unter der Marsoberfläche begraben ist. ^{[33] [34]}

Flüssiges Wasser

Unter der Kryosphäre des Mars werden große Mengen flüssigen Wassers vermutet. Nahe oder an der Oberfläche ist es für flüssiges Wasser zu kalt, und Eis würde langsam verdunsten, da der Partialdruck von Wasser in der Marsatmosphäre zu gering ist.

Es gibt jedoch Hinweise, dass die Raumsonde Phoenix Wassertropfen auf der Oberfläche entdeckt habe. Dabei könnten Perchlorate als Frostschutz wirken. Diese Salze haben die Eigenschaft, Wasser anzuziehen. Dies kann auch Wasserdampf aus der Atmosphäre sein. Bei ausreichender Konzentration der Salze könnte Wasser sogar bis −70 °C flüssig bleiben. Durch eine Durchmischung mit Perchloraten könnte Wasser auch unter der Oberfläche in flüssigem Zustand vorhanden sein. ^[35] 2010 fanden Forscher der Uni Münster Belege dafür, dass zumindest im Frühjahr und in Kratern wie dem Russell-Krater flüssiges Wasser auf der Marsoberfläche existiert. Auf Fotos, die vom Mars Reconnaissance Orbiter aufgenommen wurden, entdeckten sie an steilen Hängen Erosionsrinnen, die sich zwischen November 2006 und Mai 2009 verlängert hatten. Dass die Rinnen nach unten dünner werden, deuten die Forscher als Versickern, ^[36] andere als Verdunsten. ^[37]

Eine alternative Erklärung für die Erosionsrinnen schlugen Wissenschaftler der NASA 2010 vor: Kohlendioxid , das sich im marsianischen Winter bei unter −100 °C aus der Atmosphäre an den Berghängen als Trockeneis ansammelt, bei Erwärmung des Planeten als sublimiertes Gas die Hänge hinab„fließt“ und dabei Staub erodiert. ^{[38] [39]}

Mit dem abbildenden Spektrometer (CRISM) des Mars Reconnaissance Orbiters konnten Spektren von aktiven (jahreszeitlich dunkleren) Rinnen gewonnen werden, deren Auswertung, 2015 veröffentlicht, ^[40] Magnesiumperchlorat , Magnesium chlorat und Natriumperchlorat ergaben.

Im Juli 2018 gaben Forscher vom Nationalinstitut für Astrophysik in Bologna bekannt, dass sie mittels Radartechnologie Hinweise auf einen ca. 20 km breiten und 1,5 km tiefen See unter dem Eis des Marssüdpols gefunden haben. Sie vermuten, dass das Wasser in diesem subglazialen See trotz einer Temperatur von ca. −75 °C aufgrund von gelösten Perchloraten flüssig bleibt. ^{[41] [42]}

Verschwinden des Wassers

Wissenschaftler berichteten im Jahr 2020, dass der aktuelle Verlust von atomarem Wasserstoff von Wasser auf dem Mars größtenteils durch saisonale Erwärmung und Staubstürme , die Wasser direkt in die obere Atmosphäre transportieren, angetrieben wird. Dies habe eine bedeutende Rolle im Klima und Wasserverlust des Planeten während der letzten 1 Milliarden Jahre gespielt. ^{[43] [44]}

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.

Der Mars hat einen Schalenaufbau ähnlich dem der Erde. Er gliedert sich in eine Kruste, einen Gesteinsmantel und einen Kern.

Der Kern besteht überwiegend aus Eisen . Er beinhaltet aber etwa doppelt so viele leichte Elemente wie der Erdkern, darunter etwa 14 bis 17 Prozent Schwefel . Er hat eine entsprechend niedrigere Dichte . ^[45] Messungen des Mars Global Surveyor ergaben eine Temperatur des Kerns von 1500 Grad Celsius und einen Druck von 23 Gigapascal. Simulationen ergaben, dass der Kern des Mars im Unterschied zum Erdkern vermutlich keinen inneren festen Bereich hat, sondern vollständig flüssig ist. ^[46] Dies belegt auch die Analyse der Bahndaten des Mars Global Surveyor. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass der Mars einen flüssigen Kern mit einem Radius zwischen 1520 und 1840 km besitzt und damit eine höhere Temperatur hat, als zuvor angenommen wurde.

Der Kern ist von einem Mantel aus Silicaten umgeben, der viele der tektonischen und vulkanischen Merkmale des Planeten formte, nun aber inaktiv zu sein scheint. Die durchschnittliche Dicke der Planetenkruste beträgt etwa 50 km, mit einem Maximum von 125 km. ^[45] Im Vergleich dazu ist die Erdkruste mit einer Dicke von durchschnittlich 40 km nur etwa ein Drittel so dick, wenn man die relative Größe der beiden Planeten berücksichtigt.

Magnetfeld

Magnetisierung des Mars: Rot und Blau kennzeichnen entgegengesetzte Richtungen des Magnetfelds, ein Drittel der Südhalbkugel

Anders als die Erde und der Merkur besitzt der Mars kein globales Magnetfeld mehr, seit er es ca. 500 Millionen Jahre nach seiner Entstehung verlor. Vermutlich erlosch es, als der Zerfall radioaktiver Elemente nicht mehr genügend Wärmeenergie produzierte, um im flüssigen Kern Konvektionsströmungen anzutreiben. Weil der Mars keinen festen inneren Kern besitzt, konnte er den Dynamo-Effekt nicht auf die gleiche Art aufbauen wie die Erde.

Dennoch ergaben Messungen einzelne und sehr schwache lokale Magnetfelder. Die Messung des Magnetfeldes wird erschwert durch die Magnetisierung der Kruste 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 trotzdem sehr genau bestimmt werden – sie liegt bei weniger als 0,5 Nanotesla gegenüber 30 bis 60 Mikrotesla des Erdmagnetfeldes . Modellierungen des Magnetfeldes mittels Kugelflächenfunktionen ermöglichten Berechnungen des remanenten Krustenfeldes z. B. an der Oberfläche des Planeten. Hierbei zeigte sich, dass die Vektorkomponenten der Krustenmagnetisierung, vor allem in der südlichen Hemisphäre des Planeten, Werte von nahezu 12 Mikrotesla aufwiesen. Dies ist etwa das sechzigfache der maximalen Krustenmagnetisierung der Erde ^[47] .

Messungen von Magnetfeldlinien durch Mars Global Surveyor ergaben, dass Teile der planetaren Kruste durch das einstige Magnetfeld stark magnetisiert sind, aber mit unterschiedlicher Orientierung, wobei gleichgerichtete Bänder von etwa 1000 km Länge und 150 km Breite auftreten. Ihre Größe und Verteilung erinnert an die streifenförmigen Magnetanomalien auf den Ozeanböden der Erde. Durch sie wurde die Theorie der Plattentektonik gestützt, weshalb auch eine ähnliche Theorie für den Mars entwickelt wurde. Diese Theorie wird aber im Gegensatz zur Erde weder durch beobachtbare Bewegungen der Kruste, oder durch topographische Marker für Plattentektonik ( Mittelozeanischer Rücken , Transformstörungen , o. ä.) gestützt.

Eine weitere Besonderheit des Marsfeldes ist die Tatsache, dass es nahezu perfekt mit der Mars-Dichotomie korreliert. Die nördliche Hemisphäre ist in weiten Teilen unmagnetisiert, während starke Krustenmagnetisierungen auf der südlichen Hemisphäre zu finden sind ^[48] .

Möglicherweise werden bei der mit der Zeit zwangsläufigen Abkühlung des Marskerns durch die damit einsetzende Auskristallisation des Eisens und die freigesetzte Kristallisationswärme wieder Konvektionen einsetzen, die ausreichen, dass der Planet in ein paar Milliarden Jahren wieder über ein globales Magnetfeld in alter Stärke verfügt. ^[46] Es ist wahrscheinlich, dass das potentielle Feld in der Fernfeldnäherung einem Dipolfeld, ähnlich dem der Erde, entspricht.

Es wird auch angenommen, dass das ursprüngliche Magnetfeld des Mars einem Dipolfeld entsprach. Auf Basis dieser Annahme wurden magnetische Polrekonstruktionen durchgeführt, welche zu dem Ergebnis kamen, dass der Mars in seiner Vergangenheit wenigstens eine Polumkehr durchlief ^[49] .

Monde

Umlaufbahnen von Phobos und Deimos

Phobos (oben) und Deimos (unten) im Größenvergleich

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 (Durchmesser 26,8 km × 22,4 km × 18,4 km) und Deimos (Durchmesser 15,0 km × 12,2 km × 10,4 km) sind zwei unregelmäßig geformte Felsbrocken. Möglicherweise handelt es sich um Asteroiden , die vom Mars eingefangen wurden. Phobos' große Halbachse beträgt 9376 km, diejenige von Deimos 23459 km. Phobos ist damit kaum mehr als 6000 km von der Oberfläche des Mars entfernt, der Abstand ist geringer als der Durchmesser des Planeten.

Die periodischen Umlaufbewegungen der beiden Monde befinden sich mit der Größe von 0,31891 (Phobos) und 1,262 Tagen (Deimos) zueinander in einer 1:4- Bahnresonanz .

Die Umlaufzeit von Phobos ist kürzer als die Rotationszeit des 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 auseinandergerissen werden, so dass er für kurze Zeit zu einem Marsring 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.

Ihre Existenz war schon lange vorher mehrmals literarisch 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 übernahm, 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.“ Es wird vermutet, dass Swift von einer Fehlinterpretation Johannes Keplers gehört hatte. Der 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.

Entstehungsgeschichte

Entstehungsgeschichte des Mars

Mediendatei abspielen

Animation, welche die Topographie des Mars zeigt. Olympus Mons → Mariner-Täler → Mars Südpol → Hellas-Becken → Mars Nordpol

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, sogenannter Planetesimale , 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.

Noachische Periode

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 sogenannten 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 aus vulkanischer Lava und Asche bedeckt. Diese wurden an vielen Stellen durch Wind und Wasser wieder abgetragen und ließen ein Netzwerk von Tälern zurück.

Hesperianische Periode

Das geologische „Mittelalter“ des Mars wird als Hesperianische Periode bezeichnet. Sie umfasst den Zeitraum von 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.

Es entwickelte sich auf dem Mars ein Wasserkreislauf. Im Unterschied zur Erde gab es jedoch keinen Wetterzyklus mit Verdunstung, Wolkenbildung und anschließendem Niederschlag. Das Wasser versickerte im Untergrund und wurde später durch hydrothermale Prozesse wieder an die Oberfläche getrieben. Da jedoch der Planet immer weiter abkühlte, endete dieser Prozess vor etwa 1,5 Milliarden Jahren, und es hielten sich nur noch Gletscher an der Oberfläche. Zeichen dieser Aktivität sind vor kurzem entdeckte Moränen am Olympus Mons. ^[50]

Amazonische Periode

Das jüngste geologische Zeitalter des Mars wird als Amazonische Periode bezeichnet und begann vor 1,8 Milliarden Jahren. In dieser Phase entstanden die jüngeren Vulkane der Tharsis- und der Elysium-Region, aus denen große Lavamassen flossen. So bildeten sich weite Ebenen aus wie zum Beispiel Amazonis Planitia .

2008 fanden Forscher Hinweise auf Geysire auf dem Mars, die vor einigen Millionen Jahren aktiv gewesen sein dürften. Dabei hätten sie Fontänen von kohlensäurehaltigem Wasser einige Kilometer weit in die Höhe geschossen. Darauf deuten auch die Formen von Ablagerungen hin, die britische Forscher in der Nähe zweier ausgedehnter Grabensysteme entdeckten. Wahrscheinlich wurden diese Eruptionen durch Blasen aus Kohlendioxid ausgelöst. Dadurch wurde das Wasser aus einer Tiefe von bis zu vier Kilometern durch Spalten im Marsboden an die Oberfläche gedrückt. Die Fontänen müssen dabei mit einem so großen Druck herausgepresst worden sein, dass das schlammige Wasser erst in einer Entfernung von mehreren Kilometern von der Austrittsstelle wieder auf den Boden regnete oder, bedingt durch die tiefen Temperaturen, als Hagel niederging. ^[51]

Gegenwärtig wird die Oberfläche des Mars hauptsächlich durch Winderosion und Hangrutschung geformt.

Erforschung

Aufgrund seiner hohen Helligkeit war der Mars schon im frühen Altertum als Planet bekannt. Wegen seiner langen Planetenschleifen (die alle 2 Jahre in der Opposition auftreten) galten seine Bewegungen den Ägyptern als unvorhersehbar. Den Babyloniern gelang es zwar, sie näherungsweise vorauszusagen, sie schrieben die Bahnanomalien aber den Launen und der Gewalttätigkeit des Gottes Nergal zu.

Vor dem Raumfahrtzeitalter

Marsoberfläche nach Schiaparelli (1888)

Mars auf einer astronomischen Zeichnung des 19. Jahrhunderts ( Trouvelot , 1881)

Zeitleiste

• Tycho Brahe (1546–1601) vermaß die Planetenpositionen des Mars mit bis dahin nicht gekannter Genauigkeit und ermöglichte es so Johannes Kepler (1571–1630), die elliptische Bahn des Planeten zu berechnen und die drei Keplerschen Gesetze abzuleiten.
• Christiaan Huygens entdeckte 1659 eine dunkle, dreieckige Zone ( Syrtis Major ) auf der Marsoberfläche. Aus deren Positionsveränderungen errechnete er die Eigenrotation des Mars zu 24,5 Stunden (heutiger Wert: 24,623 Stunden).
• Giovanni Domenico Cassini beschrieb 1666 die weißen Polkappen des Mars .
• Wilhelm Herschel bestimmte 1784 die Neigung der Rotationsachse gegenüber der Umlaufbahn mit 25° (heutiger Wert 25,19°).
• Wilhelm Beer fertigte 1830 die erste Marskarte an, Angelo Secchi 1863 schon in Farbe.
• Richard Proctor veröffentlichte 1869 eine detaillierte Marskarte, die er aus Zeichnungen von William Rutter Dawes erstellte.
• Giovanni Schiaparelli nahm 1877 auf der Marsoberfläche zarte Linienstrukturen wahr, die er „Canali“ (italienisch für „Rinnen“ oder „ Gräben “) nannte und in eine detaillierte Karte eintrug. Er machte zunächst keine Angaben über den Ursprung der Canali (die er für breiter als 100 km schätzte), doch wurden sie in englischen Medien fälschlich als „Channel“ (Kanäle) übersetzt und bald als Werk intelligenter Marsbewohner interpretiert. Auf älteren Marskarten erhielten viele dieser Linien auch Namen. Während einige Astronomen Schiaparellis Beobachtungen bestätigten, wurde die Existenz der Canali von anderen angezweifelt und als Ergebnis optischer Täuschungen bezeichnet. Erst der Vorbeiflug der amerikanischen Mariner-Sonden beendete die Spekulationen, denn Fotos der Marsoberfläche zeigten keine so breiten Rinnen. Drei Canali entsprechen aber den riesigen Canyons Valles Marineris , andere zeichnen Geländestufen und Schattenlinien nach, einige auch längere Kraterketten .

• Asaph Hall entdeckte bei der günstigen Opposition 1877 die beiden Marsmonde Phobos und Deimos.
• Percival Lowell gründete 1894 das Lowell-Observatorium in Arizona, um die Marskanäle, ihre jahreszeitlichen Verfärbungen und allfällige Lebensspuren zu erforschen. Spektroskopisch fand man biologische Moleküle, die sich allerdings später als terrestrisch erweisen. In der Atmosphäre wurden Spektrallinien von Sauerstoff entdeckt, dessen Volumsanteil aber überschätzt wird.
• Im Jahr 1905 wurden erste Photographien vom Mars bekannt. ^[52]
• Eugène Antoniadi bestätigte zunächst die Marskanäle, kam aber 1909 am Riesenteleskop Meudon zum Schluss, sie würden nur in kleineren Fernrohren als solche erscheinen. In seinen detaillierten Marskarten – die bis zu den ersten Marssonden kaum mehr übertroffen wurden – zeichnete er sie als Folge diffuser Flecken ein.
• Gerard Kuiper wies in den 1950er-Jahren Kohlendioxid in der Marsatmosphäre nach und glaubte bis zu den ersten Marssonden an die mögliche Existenz von Moosen oder Flechten .

Im Raumfahrtzeitalter

Die erste Nahaufnahme vom Mars, aufgenommen von Mariner 4

Viele unbemannte Raumsonden wurden schon zum Mars entsandt, von denen einige erfolgreich waren. Etwa die Hälfte der Missionen endete in einem Misserfolg, die meisten davon waren sowjetische Sonden. Im Unterschied zur Erkundung des Erdmondes gibt es bis heute keine Gesteinsproben, die vom Mars geholt wurden, so dass Marsmeteoriten die einzige Möglichkeit sind, Material vom Mars in irdischen Laboratorien zu erforschen. Bislang hat es auch noch keine bemannte Marsmission gegeben. Das Projekt Mars One ist nach allen, teils widersprüchlichen, teils unzuverlässigen Angaben von einer Realisierung weit entfernt, die Aktien des Trägerunternehmens sind auf Null gefallen. ^[53] Von medizinischer Seite werden erhebliche Zweifel an der Möglichkeit längerer bemannter Raumflüge geäußert. ^{[54] [55]}

1960er-Jahre

Die beiden sowjetischen Sonden Marsnik 1 und 2 wurden im Oktober 1960 gestartet, um am Mars vorbeizufliegen, erreichten aber noch nicht einmal die Erdumlaufbahn . 1962 versagten drei weitere sowjetische Sonden (Sputnik 22, Mars 1 und Sputnik 24), 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 zehn 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 15. 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.

1970er-Jahre

1971 missglückte der Start von Mariner 8 , dafür erhielt die NASA im selben 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 globaler Staubsturm, der den Lander umgeworfen haben könnte. Die Sowjetunion versuchte 1973 noch zwei weitere Landungen auf dem Mars, scheiterte jedoch.

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 auf dem Mars und lieferten die ersten Farbbilder sowie Daten von Bodenproben: Viking 1 schaffte am 20. Juli 1976 als erste US-amerikanische Sonde eine weiche Landung.

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 wegen eines falschen Steuerbefehls ab. Fobos 2 erreichte eine Marsumlaufbahn und einige Daten und Bilder vom Mars wurden zur Erde übertragen. Danach wurde die Sonde zu Phobos gelenkt. Jedoch brach kurz vor dem Rendezvous auch der Kontakt zu Fobos 2 ab.

1990er-Jahre

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

Am 16. November 1996 startete Mars 96 , die erste russische Raumsonde seit dem Zusammenbruch der Sowjetunion. Doch versagte die Proton -Trägerrakete, so dass Mars 96 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, eingesetzt wurde. Er landete publikumswirksam am 4. Juli, dem amerikanischen Unabhängigkeitstag , und lieferte viele Aufnahmen von der Umgebung der Landestelle, die von der NASA zum ersten Mal sofort im Internet veröffentlicht wurden.

Eine weitere erfolgreiche Mission war 1997 die des Mars Global Surveyor , bei der die Marsoberfläche in einer hohen Auflösung kartografiert wurde. Am 2. November 2006 – fünf Tage vor dem 10-jährigen Jubiläum seines Starts – brach der Kontakt mit dem Satelliten ab.

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

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

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.

Marsrover Opportunity (MER-B)

Am 2. Juni 2003 startete im Rahmen der ersten europäischen Marsmission die ESA - Raumsonde Mars Express mit dem Landegerät Beagle 2 erfolgreich zum Mars. Zwar landete Beagle 2 am 25. Dezember 2003 auf der Marsoberfläche, allerdings konnte der Funkkontakt niemals aufgebaut werden. 2014 wurde er auf Bildern des MRO entdeckt. Der Orbiter 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 seien. Er kartiert den Planeten ua mittels Radar und einer Stereokamera im sichtbaren Licht, sowie spektroskopisch auch in Infrarot. Am 30. November 2005 fand die Sonde unter der Ebene Chryse Planitia ein Eisfeld mit 250 km Durchmesser.

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 früher vorhandenem Wasser suchen sollte. Die Landung erfolgte am 4. Januar 2004 im Krater Gusev , in den das Ma'adim Vallis mündet. Im April 2009 fuhr sich der Rover in einer Sandanhäufung fest und konnte seit dem 22. März 2010 auch nicht mehr kontaktiert werden (Stand: März 2011).

Am 8. Juli 2003 wurde die baugleiche Sonde Opportunity (MER-B) mit einer Delta-II -Rakete gestartet. Sie landete am 25. Januar 2004 in der Tiefebene Meridiani Planum nahe dem Marsäquator, fast genau gegenüber von Spirit. ^[29] Die vom Rover 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. Opportunity war bis zum 10. Juni 2018 aktiv.

Ausschnitt eines Panoramabildes des Victoria-Krater vom Cap Verde : montiert aus hunderten Einzelbildern ( Opportunity , 6. Oktober bis 6. November 2006)

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 Mars. Sie soll ihn mit hochauflösenden Kameras kartografieren und auch nach geeigneten Landestellen für spätere Rover-Missionen suchen. Außerdem soll sie zur Hochgeschwindigkeits-Kommunikation zwischen zukünftigen Raumsonden auf der Marsoberfläche und der Erde dienen.

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

Die Orte der zehn erfolgreichen Marslandungen

2007 fotografierte Mars Reconnaissance sieben fast kreisrunde schwarze und strukturlosen Flecken, die im Nordosten des Marsvulkans Arsia Mons liegen. ^[56] Der größte, genannt Jeanne , hat einen Durchmesser von etwa 150 Meter. Eine Schrägaufnahme der sonnenbeschienenen Seitenwand im August 2007 zeigte, dass es sich um einen mindestens 78 Meter tiefen senkrechten Schacht handeln muss. Diese Strukturen sind sehr wahrscheinlich vulkanischer Natur und durch den Einbruch einer nicht mehr tragfähigen Deckschicht entstanden. ^[57]

Am 26. Dezember 2007 machte die High Resolution Stereo Camera des Mars Express Aufnahmen von Eumenides Dorsum , einem Bergrücken westlich der Tharsis-Region. Die Aufnahmen zeigen kilometerlange lineare Strukturen, die von Kanälen unterbrochen sind. Es handelt sich um durch Winderosion entstandene Yardangs (Windhöcker bzw. Sandwälle).

Mit der Sonde Mars Odyssey wies die NASA im März 2008 eine umfangreiche Salzlagerstätte in den Hochebenen der Südhalbkugel nach. Die Wissenschaftler des JPL in Pasadena meinen, sie habe sich vor 3,5 bis 3,9 Milliarden Jahren gebildet. Vermutlich entstanden die Salze durch mineralienreiches Grundwasser, das an die Oberfläche gelangte und dort verdunstete. Die Bilder von „Mars Odyssey“ zeigen kanalähnliche Strukturen, die in den Salzbecken enden. ^[26] Insgesamt wurden über 200 Gebiete mit Salzvorkommen ausgemacht, die zwischen 1 und 25 km² groß sind. Die Entdeckung deutet darauf hin, dass der Mars vor langer Zeit ein wärmeres und deutlich feuchteres Klima hatte. ^[58] Solche Klimaschwankungen dürften durch aperiodische Änderungen der Rotationsachse entstehen, deren Neigung (derzeit 25°) zwischen 14 und 50° variiert. ^[59]

Am 26. Mai 2008 landete die Sonde Phoenix im nördlichen Polargebiet des Planeten. Sie suchte dort bis November 2008 im Boden nach Wassereis und „habitablen Zonen“, also für primitive Organismen bewohnbare Umgebungen. Ihr Roboterarm konnte Proben aus etwa 50 cm Tiefe holen, um sie dann in einem Minilabor zu analysieren. Phoenix entdeckte bei einer Grabung weiße Klümpchen, die nach einigen Tagen verschwanden. Man vermutete, dass es sich dabei um Wassereis handelt, ^[60] was am 31. Juli bestätigt wurde – beim Erhitzen einer Gesteinsprobe trat Wasserdampf aus. ^[61] Mit dem nasschemischen Labor MECA , das die wasserlöslichen Ionen im Marsboden bestimmte, konnten erhebliche Mengen an Perchloraten detektiert werden. Auf der Erde kommen Perchlorate in den ariden Wüstengebieten vor. Natriumperchlorat wird durch Oxidation von Natriumchlorid in der Atmosphäre erzeugt und dann mit dem Staub abgelagert. Im Jahr 2009 sollte 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, aber 2005 hat die NASA das Projekt aus Kostengründen gestrichen.

2010er-Jahre

Curiosity auf dem Mars

Am 26. November 2011 um 15:02 UTC startete die Rover-Mission Mars Science Laboratory (Curiosity) der NASA mit einer Atlas V (541) von Cape Canaveral und landete am 6. August 2012 auf dem Mars. Der Rover kann weite Strecken zurücklegen und umfassende Untersuchungen eines großen Umkreises durchführen. Wichtigstes Projektziel sind geologische Analysen des Marsbodens.

Am 18. November 2013 startete eine weitere NASA-Sonde zum Mars. Die Mission mit dem Projektnamen „ Mars Atmosphere and Volatile Evolution “ (MAVEN) soll das Rätsel der verlorenen Atmosphäre aufklären. ^[62] Der Orbiter umkreist den Planeten seit dem 22. September 2014 und soll sich in fünf Tiefflügen annähern. Weiterhin wurde am 5. November 2013 eine indische Marsmission gestartet. Sie soll ebenfalls die Atmosphäre sowie verschiedene Oberflächenphänomene untersuchen. ^[63]

Am 5. Mai 2018 startete die NASA-Sonde InSight mit einer Atlas V (401) Rakete von der Vandenberg Air Force Base an der kalifornischen Küste. Es ist die erste Sonde, die nicht vom Kennedy Space Center startete. ^[64] InSight landete am 26. November 2018 wie vorgesehen auf der ausgedehnten Ebene Elysium Planitia nördlich des Mars-Äquators, um den geologischen Aufbau des Planeten zu untersuchen. ^[65]

2020er-Jahre

Mit der Raumsonde Al-Amal , die von Japan am 19. Juli 2020 gestartet wurde, schickten die Vereinigten Arabischen Emirate als erster arabischer Staat eine Sonde zum Mars. Sie trat im Februar 2021 in eine Umlaufbahn um den Planeten ein. Aufgabe der Mission ist es, das erste vollständige Bild des Mars-Klimas über ein komplettes Mars-Jahr zu erfassen. ^[66] Dazu hat die Raumsonde drei wissenschaftliche Instrumente an Bord. ^[67]

Mit der Mission Tianwen-1 entsandte die Volksrepublik China am 23. Juli 2020 eine Kombination aus Orbiter, Landegerät und Rover zum Mars. Einen Tag nach al-Amal erreichte auch diese Sonde eine Umlaufbahn um den Planeten. Am 14. Mai 2021 landete der Rover Zhurong in der Utopia Planitia , ^[68] Die Hauptaufgabe der Mission besteht in der Untersuchung der Morphologie, Geologie, Mineralogie und Weltraumumgebung sowie der Wassereisverteilung auf dem Planeten. Von den insgesamt 13 wissenschaftlichen Instrumenten befinden sich sieben an Bord des Orbiters, sechs Instrumente sind Bestandteil des Rovers. ^[69]

Am 30. Juli 2020 startete die NASA den Rover-Mission Perseverance (Mars 2020). Am 18. Februar 2021 landete der Rover erfolgreich im 250 Meter tiefen Jezero-Marskrater . ^[70] Ziel des Projekts ist unter anderem die Suche nach Hinweisen auf potenzielles mikrobielles Leben in der Vergangenheit des Planeten. Zur Ausstattung des Rovers gehört neben sieben wissenschaftlichen Instrumenten auch ein 1,8 Kilogramm schwerer autonomer Hubschrauber namens Ingenuity (übersetzt etwa: Einfallsreichtum). Der mit Lithium-Ionen-Akkus betriebene Mini-Hubschrauber absolvierte am 19. April 2021 erfolgreich einen Demonstrationsflug ohne wissenschaftliche Aufgabe. ^{[71] [72]}

Geplante Missionen

Weitere Pläne der NASA und ESA zur Marserforschung enthalten unter anderem das Aussetzen von kleineren Drohnen in der Atmosphäre und – frühestens 2026 – die Rückführung von Marsproben des Rovers Perseverance zur Erde (Mission Mars Sample Return ). Dieser wird mittels Kernlochbohrung Proben entnehmen und sie auf seiner Strecke kontaminationssicher ablegen. Der Fetch Rover soll diese Proben einsammeln und sie zu einem Rückkehrmodul bringen. Dies wäre die erste Rückführung von Marsproben zurück zur Erde.

Panoramabild der Marsoberfläche, aufgenommen von der Sonde Pathfinder

ExoMars Rover ist ein europäischer Rover, dessen Start für 2022 geplant ist. Er soll speziell nach Spuren von Leben suchen.

Möglichkeit von Leben

Die Ökosphäre (oder habitable Zone ) des Sonnensystems unterliegt den Ergebnissen verschiedener Modellrechnungen und vorausgesetzten Randbedingungen. Lange Zeit galt ein Abstand zur Sonne von 0,95 bis 1,37 AE als eine gute Abschätzung. ^[73] Derzeit erlauben die Modelle jedoch habitable Zonen für erdähnliche Planeten von bis zu 0,94–1,72 AE, wobei die Außengrenze, durch einen extremen Treibhauseffekt verursacht, durch eine dichte CO ₂ -Atmosphäre definiert ist. ^[74] Andere Modelle kommen zu deutlich kleineren solaren habitablen Zonen für erdähnliche Planeten. ^[75] Im Sonnensystem befindet sich in allen Modellen nur die Erde ständig innerhalb dieses Gürtels um die Sonne, der Mars liegt auf seiner Umlaufbahn mal innerhalb, mal außerhalb.

Höheres oder gar intelligentes Leben gibt es auf dem Mars nicht, Wissenschaftler halten jedoch primitive Lebensformen ( Mikroben ) tiefer im Boden, um vor UV-Strahlen geschützt zu sein, für denkbar. ^[76] Tatsächlich haben die in der Antarktis im Inneren von Gesteinen lebenden Pilzarten Cryomyces antarcticus und Cryomyces minteri simulierte Mars-Umweltbedingungen relativ gut überstanden: Nach 18 Monaten auf der Internationalen Raumstation ^[77] enthielten knapp 10 % der Proben noch fortpflanzungsfähige Zellen. ^[78] Auch die Flechte Xanthoria elegans hat die simulierten Marsbedingungen während des Experiments überlebt.

Vermutungen vor dem Raumfahrtzeitalter

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 beflügelte oft die Fantasie der Menschen. 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 änderte.

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 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.

Untersuchungen durch Viking

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 ähneln, 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 ersichtlich sind.

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

Viking 1 und 2 hatten unter anderem 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 eine amMIT entwickelte GC/MS -Einheit (Kopplung eines Gaschromatographen mit einem 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 GC/MS-Versuchs keinen schlüssigen Beweis für die Existenz oder Nichtexistenz von Leben auf dem Mars.

1990er und 2000er Jahre

Marsgesicht ( Mars Global Surveyor , 2001)

Im Jahr 1996 fanden David S. McKay und seine Mitarbeiter Strukturen im Marsmeteoriten ALH 84001 , 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 es 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.

Forschungsergebnisse auf der Erde bestätigen, dass es Leben auch in extremen Bedingungen geben kann. Bei Bohrungen im grönländischen Eis entdeckten Forscher der University of California, Berkeley im Jahre 2005 in drei Kilometern Tiefe eine auffallende Menge Methan. Dieses Gas produzierten methanogene Bakterien , die trotz unwirtlicher Lebensbedingungen wie Kälte, Dunkelheit und Nährstoffmangel im Eis überleben. Dabei erhalten sie sich nur mühsam am Leben – sie reparieren Erbgutschäden, vergrößern jedoch nicht nennenswert ihre Population. Methanogene Mikroben sind eine Untergruppe der Archaebakterien , die sich auf Extremstandorte spezialisiert haben. So fanden sich im Jahr 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 auch von solchen Mikroben stammen könnte.

Aktuelle Forschung

Mit dem Mars Science Laboratory wird versucht, neue Aufschlüsse über mögliches Leben auf dem Mars zu liefern. Es ist fraglich, ob der Mars-Rover tief genug bohren kann, um Leben oder zumindest Lebensreste zu finden. Aber eine Isotopenanalyse des Methans kann bereits weitere Aufschlüsse geben. Leben, wie es auf der Erde bekannt ist, bevorzugt leichtere Wasserstoffisotope.

Beobachtung

Stellung zur Erde und Bahneigenschaften

Marsoppositionen von 2003 bis 2018, relative Bewegung des Mars zur Erde, mit der Erde im Zentrum; Ansicht auf die Ekliptikebene

Planetenschleife des Mars im Sternbild Wassermann im Jahr 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 dieser Anordnung auf 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 sich nicht auf idealen Kreisbahnen, sondern auf mehr oder weniger stark ausgeprägten elliptischen Bahnen bewegen, haben Erde und Mars zum Zeitpunkt der Oppositionen unterschiedliche Entfernungen zueinander. Diese können zwischen 55,6 und 101,3 Millionen Kilometern bzw. 0,37 und 0,68 AE 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 von 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 der Abstand Erde–Mars 55,76 Millionen Kilometer. Dies war die geringste Distanz seit etwa 60.000 Jahren. ^{[79] [80]} Erst im Jahre 2287 wird der Mars der Erde noch näher kommen, der Abstand beträgt dann 55,69 Millionen Kilometer.

Im Teleskop erscheint der Mars zunächst als rötliches Scheibchen. Bei stärkerer Vergrößerung können die Polkappen und 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 zehn Jahren nur von den leistungsfähigsten Großteleskopen erstellt werden konnten.

Ereignisse (Jahreszeitenbeginn gilt für die Nordhalbkugel): ^{[81] [82] [83]}

Schwankung des minimalen Abstands Erde–Mars bei Oppositionen. Die Punkte stellen die tatsächlichen Abstände, die graue Kurve den Korridor dieser Punkte dar.

Sichtbarkeiten

Wegen der Exzentrizität der Marsbahn kann der erdnächste Punkt bis zu einer Woche vor oder nach der Opposition erreicht werden, und die scheinbare Helligkeit während der Opposition sowie der Erdabstand und der scheinbare Durchmesser während der Erdnähe können recht unterschiedlich ausfallen.

Eine Opposition findet etwa alle zwei Jahre (779,94 Tage) statt. Dabei kann bei einer Perihelopposition die maximale scheinbare Helligkeit bis zu −2,91 ^m erreichen. Zu diesem Zeitpunkt sind nur die Sonne , der Erdmond , die Venus und in seltenen Fällen Jupiter (bis zu −2,94 ^m ) noch heller. Bei Konjunktion hingegen erscheint Mars nur mehr mit einer Helligkeit von +1,8 ^m . ^[1]

Kulturgeschichte

Beschäftigung mit dem Mars von der Antike bis in die Neuzeit

Allegorische Darstellung des Mars als Herrscher der Tierkreiszeichen Widder und Skorpion, von Hans Sebald Beham , 16. Jahrhundert

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 alt arabischen 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 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 Planetenmetall Eisen , den Tierkreiszeichen Widder und Skorpion sowie dem 1. Haus zugeordnet.

Rezeption in Literatur, Film, Videospiele und Musik

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

Ein Beispiel des 18. Jahrhunderts ist Carl Ignaz Geigers Roman Reise eines Erdbewohners in den Mars von 1790.

1880 veröffentlichte Percy Greg seinen Roman Across the Zodiac , in dem er eine Reise in einem Raumschiff namens Astronaut zum Mars beschrieb.

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

Als der Astronom Percival Lowell Ende des 19. Jahrhunderts die Vorstellung entwickelte, die mit dem Fernrohr wahrnehmbaren Marskanäle seien künstlich angelegte Wasserkanäle, wurde diese Idee in der Science-Fiction-Literatur aufgegriffen und weitergesponnen. Dort wurde der Mars häufig als eine sterbende Welt vorgestellt, 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.

Angriff der Marsianer in Krieg der Welten von HG Wells. Buchillustration der französischen Ausgabe von Alvim Corréa von 1906

In HG 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 Menschen 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 bahnbrechenden Spezialeffekte einen Oscar .

Der rote Stern von 1907 ist ein utopischer Roman des russischen Schriftstellers Alexander Bogdanow , der eine ideale Gesellschaftsordnung sozialistischer / kommunistischer Prägung auf dem Mars schildert.

1923 brachte Alexei Tolstoi seinen Roman Aelita heraus, der von der Liebe eines sowjetischen Ingenieurs zur Marsprinzessin und dem Untergang der Zivilisation auf dem Planeten handelt. Dieses Werk wurde 1924 verfilmt .

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 Marsgesicht 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 Science-Fiction-Filme , die auf dem Mars handeln, sind Red Planet (2000) und Die totale Erinnerung – Total Recall (1990).

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 und gegen Luftpiraten, grünhäutige Unholde, weiße Riesenaffen und andere Untiere kämpft.

Die Mars-Chroniken (1950), 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 von 1993 bis 1996 verfasste Romanserie über die Besiedelung des Mars. Der besondere Ansatz dieser Geschichten liegt in der vorwiegend technischen Schilderung unter vollständigem Verzicht phantastischer Elemente.

Die Route von Mark Watney in einer nachgestellten topographischen Kartierung des DLR-Instituts für Planetenforschung

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 verfasste von 2001 bis 2008 die Pentalogie Das Marsprojekt .

2011 veröffentlichte Andy Weir den Science-Fiction-Roman Der Marsianer , in dem ein Astronaut nach einem Unfall auf dem Mars zurückgelassen wird und fortan um sein Überleben kämpfen muss. Mit Der Marsianer – Rettet Mark Watney erschien 2015 eine Verfilmung dieses Bestsellers.

Helga Abret und Lucian Boa geben in ihrem Buch Das Jahrhundert der Marsianer (1984) 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 aufzuzeigen versuchen, dass „sich aus dem Zusammenwirken von Naturwissenschaften, Astronomie und Literatur ein moderner Mythos“ ^[84] entwickelte.

Siehe auch

Portal: Mars – Übersicht zu Wikipedia-Inhalten zum Thema Mars

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)
• Alexander Niklitschek: Ausflug ins Sonnensystem , Kapitel „Die Rätsel des Mars“ (S. 135–148). Gottlieb Gistel & Cie., Wien 1948 (behandelt ua die Canali und frühere Vorstellungen von Lebensformen)
• Roland Wielen: Planeten und ihre Monde. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg-Berlin-Oxford 1988, ISBN 3-922508-46-4
• 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 Bände. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg-Berlin-Oxford 1995, ISBN 3-86150-145-7
• William Sheehan: The Planet Mars – A History of Observation and Discovery. Univercity of Arizona Press, Tucson 1996, 1997, ISBN 0-8165-1641-3
• Holger Heuseler, Ralf Jaumann , Gerhard 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
• Dirk Lorenzen : Mission: Mars. Franckh-Kosmos Verlags-GmbH, Auflage: 1 (2004), ISBN 978-3-440-09840-0
• 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
• Jim Bell: The Martian surface – composition, mineralogy and physical properties. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2008, ISBN 978-0-521-86698-9
• Nadine Barlow: Mars – an introduction to its interior, surface and atmosphere. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2008, ISBN 978-0-521-85226-5
• Donald Rapp: Human missions to Mars – enabling technologies for exploring the red planet. Springer, Berlin 2008, ISBN 978-3-540-72938-9
• Ulf von Rauchhaupt : Der neunte Kontinent – Die wissenschaftliche Eroberung des Mars. S. Fischer, Frankfurt am Main 2009, ISBN 978-3-10-062938-8
• Maria D. Lane: Geographies of Mars. Seeing and Knowing the Red Planet , University of Chicago Press, Chicago 2010, ISBN 978-0-226-47078-8
• Jesco von Puttkamer : Projekt Mars. Menschheitstraum und Zukunftsvision. , FA Herbig Verlagsbuchhandlung GmbH, München 2012, ISBN 978-3-7766-2685-8
• Ralf Jaumann , Ulrich Köhler: Der Mars. Ein Planet voller Rätsel. Herausgegeben vom DLR . Ed. Fackelträger, Köln 2013, ISBN 978-3-7716-4502-1
• Giles Sparrow: Mars. Der rote Planet zum Greifen nah. Kosmos, Stuttgart 2015, ISBN 978-3-440-14615-6
• Ann Bagaley, Owen P. Jones et al.: Die Planeten (Kapitel Mars). Dorling Kindersley Verlag, München 2015, ISBN 978-3-8310-2830-6 , S. 110–138.
• Paul Thomas: Paleopole investigation of Martian magnetic field anomalies . Zentrum für Astronomie und Astrophysik der TU-Berlin, Berlin 2019, doi:10.14279/depositonce-8724 .
• Thorsten Dambeck, Rüdiger Vaas: Aufbruch zum Mars. Bild der Wissenschaft , Juli 2020, S. 12–33, ISSN 0006-2375

Weblinks

• Matthias Böhm: Die Geologie des Mars (Referat), www.uni-bonn.de, 30. Januar 2002
• Solar System Exploration: Mars. In: NASA.gov. Abgerufen am 10. Mai 2020 (englisch).  
• NASA Mars Exploration (englisch)
• Gottfried Gerstbach : Mars Channel Observations 1877–90, Compared with Modern Orbiter Data ( PDF ; 222 kB), TU Wien (englisch)
• Offizielle Webpräsenz der ESA-Mission (englisch)
• DLR Mars Express: neueste Bilder (ua perspektivische Ansichten) mit Erläuterungen
• FU Berlin : Projektseiten der HRSC-Kamera auf Mars Express (spektakuläre und hochaufgelöste Bilder der Marsoberfläche)
• Mars Society Deutschland e. V. : Offizieller Internetauftritt der Mars Society mit aktuellen Nachrichten über den Mars
• Scinexx .de: Mars: Rätsel des Inneren 4. Mai 2018

Medien

Commons : Mars – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Mars – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Wikibooks: Mars – Lern- und Lehrmaterialien

Wikiquote: Mars – Zitate

• Warum fasziniert uns der Mars? aus der Fernseh-Sendereihe alpha-Centauri (ca. 15 Minuten). Erstmals ausgestrahlt am 11. Okt. 1998.
• Was ist dran am Marsgesicht? aus der Fernseh-Sendereihe alpha-Centauri (ca. 15 Minuten). Erstmals ausgestrahlt am 25. Okt. 1998.
• Was sollen wir auf dem Mars? aus der Fernseh-Sendereihe alpha-Centauri (ca. 15 Minuten). Erstmals ausgestrahlt am 18. Aug. 2002.
• Mars in 3-D Film der NASA aus dem Jahr 1979, englisch, 32 Min., 3D-Version (YouTube)
• Video: Landing sites on Mars . Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt 2013, zur Verfügung gestellt von der Technischen Informationsbibliothek (TIB), doi : 10.5446/12727 .
• Video: "Eine Marslandung ist ein kritisches Manöver" . Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt 2008, zur Verfügung gestellt von der Technischen Informationsbibliothek (TIB), doi : 10.5446/12855 .
• DLR-Video: 10 Jahre Mars Express 29. Mai 2013
• DLR-Video: Mars – Der rote Nachbar 18. Juni 2013
• Video: Geschichte der Marsforschung . Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt 2013, zur Verfügung gestellt von der Technischen Informationsbibliothek (TIB), doi : 10.5446/12730 .

Karten

• Mars-Online-Atlas (Karten als PDF-Dateien) (englisch)
• Mars Atlas Revisited: Mars Global Surveyor Mars Orbiter Camera (englisch)
• Thematische Karten (Wärme, Höhen, Geologie) (englisch)
• Google Mars (englisch)
• Mars-Globus mit World Wind ( NASA-World-Wind -Software wird benötigt)
• Mars-Atlas aus Daten der indischen Mars Orbiter Mission

Einzelnachweise