Der Planet Mars wird von zahlreichen Raumsonden und Rovern erforscht – was findet die Forschung am „roten Planeten“ so faszinierend?
München – Der Mars ist der vierte Planet im Sonnensystem und ein Nachbar der Erde. Der „rote Planet“ gilt als ein terrestrischer oder Gesteinsplanet, weil er folgende Merkmale aufweist: Er hat eine feste Oberfläche, eine annähernde Kugelform und besteht hauptsächlich aus Gestein.
| Mars |
| ca. 3390 km |
| 144.800.00 km2 |
| 24 Stunden, 39 Minuten und 35 Sekunden |
| 687 Tage |
| 228 Millionen Kilometer |
| -153° Celsius |
| -63° Celsius |
| +20° Celsius |
Im Vergleich zur Erde ist der Mars ungefähr halb so groß und sein Volumen entspricht etwa einem Siebtel des Erdvolumens. Abgesehen vom Planeten Merkur ist kein anderer Planet in unserem Sonnensystem kleiner als der Mars.
Der Planet Mars ist vor rund 4,5 Milliarden Jahren entstanden
Die Geschichte des Mars kann von Experten anhand der geologischen Formationen und Einschlagskrater auf seiner Oberfläche rekonstruiert werden. Es wird angenommen, dass der Mars, wie auch die anderen Planeten unseres Sonnensystems, vor rund 4,5 Milliarden Jahren entstand.
Der Mars erhielt seinen Beinamen „roter Planet“ aufgrund seiner Oberflächenfarbe. Die gesamte Oberfläche des Mars ist mit Eisenoxid-Staub bedeckt, der im Grunde genommen Rost ist. Dieser Staub ist auch in der Atmosphäre des Mars zu finden. Sogar mit bloßem Auge ist am Nachthimmel erkennbar, dass der Mars rötlich leuchtet. Diese charakteristische Farbe und die Helligkeitsschwankungen führten dazu, dass der Planet nach dem römischen Kriegsgott Mars benannt wurde.
Mars hat Polkappen aus Trockeneis und Wassereis
Wenn man durch ein Teleskop zum Mars schaut, kann man sowohl die beiden Polkappen als auch verschiedene dunkle Ebenen erkennen. Die Polkappen bestehen größtenteils aus gefrorenem Kohlendioxid (Trockeneis) und enthalten außerdem etwas Wassereis. Die nördliche Polkappe ist deutlich größer als die südliche Polkappe und hat einen geschätzten Durchmesser von etwa 100 Kilometern. Es wird angenommen, dass sie eine Dicke von ungefähr fünf Kilometern aufweist.
Die südliche Polkappe des Mars hat einen Durchmesser von ungefähr 350 Kilometern und wird auf etwa eineinhalb Kilometer Dicke geschätzt. Während des Mars-Sommers schmilzt ein Teil der Polkappen ab, während im Mars-Winter, wenn sie nicht von der Sonne beleuchtet werden, das Eis wieder zunimmt.
Der rote Planet hat zwei Monde: Phobos und Deimos
Der Mars wird von zwei Monden umkreist, die Phobos (griechisch für Furcht) und Deimos (griechisch für Schrecken) genannt werden. Diese beiden Monde wurden im Jahr 1877 vom US-amerikanischen Astronomen Asaph Hall entdeckt. Sie erhielten ihre Namen in Anlehnung an die beiden Begleiter, die den Wagen des Kriegsgottes Ares (lateinisch Mars) ziehen.
Phobos und Deimos sind unregelmäßig geformte Felsbrocken. Experten gehen davon aus, dass Phobos entweder irgendwann auf den Mars stürzen oder aufgrund von Gezeitenkräften auseinandergerissen wird. Allerdings wird dies erst in etwa 50 Millionen Jahren eintreten, wie Forscher berechnet haben. Im Gegensatz dazu entfernt sich Deimos langsam vom Mars.
In der Mars-Atmosphäre gibt es so gut wie keinen Sauerstoff
Aufgrund des staubigen Charakters der Atmosphäre weist der Himmel auf dem Mars einen blassen gelblichen oder orange-braunen Farbton auf. In der Atmosphäre des Mars sind die folgenden Bestandteile vorhanden:
- 95,97% Kohlenstoffdioxid
- 1,89% Stickstoff
- 1,93% Argon
- 0,146% Sauerstoff
- 0,0557% Kohlenstoffmonoxid
- Spuren von Methan, Schwefeldioxid, Wasserdampf, Ozon
- Spuren von anderen Verbindungen aus Kohlenstoff, Sauerstoff, Chlor, Wasserstoff, Stickstoff und Schwefel
Es wird vermutet, dass im Verlauf der Zeit der Mars seine Atmosphäre verloren hat. Wahrscheinlich wurde sie durch Sonnenwinde in den Weltraum abgetragen, was auf die geringe Schwerkraft und das schwache Magnetfeld des Mars zurückzuführen ist.
Im Mars-Frühjahr gibt es berüchtigte Staubstürme
Aufgrund der großen Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht treten auf dem Mars täglich Morgen- und Abendwinde auf. Insbesondere im Mars-Frühjahr können berüchtigte Staubstürme auftreten, die Teile des Mars verhüllen. Die Winde auf dem Mars haben zwar eine geringere Kraft als auf der Erde, jedoch bleiben aufgewirbelte Staubpartikel länger in der Atmosphäre, da es keinen Regen gibt, der die Luft reinigt. Auch die geringe Schwerkraft trägt dazu bei, dass Staubpartikel nur langsam zu Boden sinken.
Die Oberfläche des Mars erstreckt sich über etwa 144 Millionen Quadratkilometer, was fast der gesamten Oberfläche aller Kontinente der Erde (149 Millionen Quadratkilometer) entspricht. Die Südhalbkugel des Mars ist von einem riesigen Hochland mit ausgedehnten Vulkanen geprägt. Einschlagskrater zeigen, dass dieses Hochland fast vier Milliarden Jahre alt ist, während die nördliche Tiefebene nahezu frei von Kratern ist, was darauf hindeutet, dass sie geologisch jung ist.
Die genaue Ursache für die Zweiteilung der Oberfläche des Mars ist noch nicht vollständig geklärt. Es wird vermutet, dass sowohl innere Prozesse als auch der Einschlag eines Himmelskörpers eine Rolle dabei gespielt haben könnten.
Auf dem kleinen Mars gibt es die größten Vulkane des Sonnensystems
Von der Erde aus können mit Teleskopen dunkle Oberflächenstrukturen auf der nördlichen Halbkugel des Mars beobachtet werden. Früher hielt man diese fälschlicherweise für Meere und verwendete entsprechende Namen wie „Mare Sirenum“ oder „Mare Erythraeum“. Diese Begriffe werden heute nicht mehr verwendet, da es sich bei diesen Strukturen tatsächlich um Ebenen handelt. Die ausgedehnteste dunkle Struktur, die von der Erde aus auf dem Mars sichtbar ist, wird als „Syrtis Major“ bezeichnet.
Der Mars beherbergt das größte Grabensystem im Sonnensystem, das als „Valles Marineris“ bekannt ist. Es erstreckt sich über eine Länge von 4000 Kilometern, ist bis zu 700 Kilometer breit und kann eine Tiefe von bis zu sieben Kilometern erreichen. Der Vulkan „Alba Patera“ auf dem Mars gilt mit einem Basisdurchmesser von über 1200 Kilometern als der flächengrößte Vulkan im Sonnensystem. Der „Olympus Mons“ ist der höchste Vulkan auf dem Mars und mit einer Höhe von etwa 21,3 Kilometern über dem Nullniveau auch der höchste Berg im gesamten Sonnensystem.
Der trockene Wüstenplanet Mars war einst wohl feucht
Obwohl der Mars heute als trockener Wüstenplanet gilt, gibt es Hinweise darauf, dass es in seiner Vergangenheit flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche gegeben haben könnte. Dies wurde durch mehrere Marsmissionen in den letzten Jahren bestätigt, die unter anderem ausgetrocknete Seen und Flussbetten auf dem Mars entdeckt und untersucht haben. Forscher haben unter anderem festgestellt, dass vor 4,3 Milliarden Jahren genügend Wasser vorhanden gewesen sein muss, um den gesamten roten Planeten mit einem Meer von 137 Metern Tiefe zu bedecken.
Es ist bekannt, dass sich an den Polen des Mars Wassereisschichten befinden. Zusätzlich wird vermutet, dass sich unter der Oberfläche des roten Planeten ebenfalls Wassereis befinden könnte. Aufgrund der extremen Kälte ist es an der Oberfläche des Mars jedoch zu kalt für flüssiges Wasser.
Der Mars besaß einst ein globales Magnetfeld, das jedoch vor mehreren Milliarden Jahren verloren ging. Das Fehlen dieses Magnetfeldes wird als einer von mehreren Gründen angesehen, warum der Mars einen Großteil seiner Atmosphäre ins All verloren hat.
Der Planet Mars ist als rötlicher Himmelskörper am Himmel zu sehen
Am Himmel fällt der Planet Mars auf, da er heller erscheint als die Sterne und selbst mit bloßem Auge seine charakteristische rötliche Färbung erkennbar ist. Aus diesem Grund ist der Planet bereits seit dem Altertum bekannt und wird seitdem kontinuierlich beobachtet. Schon im 16. Jahrhundert berechnete Johannes Kepler (1571-1630) die elliptische Umlaufbahn des Mars und leitete daraus die grundlegenden Prinzipien der Keplerschen Gesetze ab. Im Jahr 1666 beschrieb Giovanni Domenico Cassini die polar gelegenen, weißen Eiskappen des Planeten Mars, während Asaph Hall im Jahr 1877 die beiden Marsmonde Phobos und Deimos entdeckte.
Erste Erkundung des Mars – und viele Rückschläge
Im Zeitalter der Raumfahrt wuchs das wissenschaftliche Interesse am Mars, da man den roten Planeten, unseren Nachbarn im Weltraum, endlich aus der Nähe erkunden wollte. Die sowjetische Sonde „Marsnik 1“ war die erste Raumsonde, die zum Mars startete, jedoch scheiterte sie bereits daran, überhaupt in den Erdorbit zu gelangen. Weitere Rückschläge folgten, bis schließlich im Jahr 1964 die NASA-Sonde „Mariner 4“ erfolgreich zum Mars geschickt wurde. Am 15. Juli 1965 passierte die Raumsonde den Mars und übermittelte die ersten 22 Nahaufnahmen des Planeten zur Erde.
Im Jahr 1971 landete die sowjetische Sonde „Mars 3“ als erste Raumsonde sanft auf der Marsoberfläche, doch der Funkkontakt brach bereits nach 20 Sekunden ab. 1976 gelang es der Raumsonde „Viking 1“ als erster US-Sonde, erfolgreich auf dem roten Planeten zu landen.
Landungen auf dem roten Planeten sind schwer
Sanfte Landungen auf dem Mars sind bis heute eine große Herausforderung, wie zahlreiche fehlgeschlagene Versuche belegen. Lediglich etwa 40 Prozent aller bisherigen Marsmissionen waren von Erfolg gekrönt. Zwei wesentliche Faktoren erschweren eine sanfte Landung auf dem roten Planeten: Der niedrige atmosphärische Druck auf dem Mars sowie die große Entfernung zur Erde.
Aufgrund des niedrigen atmosphärischen Drucks auf dem Mars erfolgt der Fall von Raumsonden zum Boden sehr schnell – eine äußerst schnelle und starke Abbremsung ist erforderlich. Diese komplexe Aufgabe muss ohne aktive Steuerung der Sonde von der Erde bewältigt werden, da eine Echtzeitkommunikation auf diese große Distanz nicht möglich ist. Alle Raumsonden müssen ihre Landungen auf dem Mars autonom durchführen – und die Experten auf der Erde können nur hoffen, dass alles erfolgreich verläuft.
Nicht alle geplanten Missionen kommen heil auf dem roten Planeten an
Missionen zum Mars scheitern häufig. Zuletzt gab es einen Rückschlag bei einem Teil der „ExoMars“-Mission, einer Zusammenarbeit zwischen der europäischen Weltraumorganisation Esa und der russischen Roskosmos: Der Landeversuch des Landers „Schiaparelli“ im Jahr 2016 missglückte. Vorher waren bereits zahlreiche andere Missionen gescheitert, darunter der britische Mars-Lander „Beagle 2“, die russische Mission „Fobos-Grunt“ und auch der „Mars Polar Lander“ der Nasa.
Es gibt jedoch auch Mars-Missionen, die nicht nur ihr Ziel erreichen, sondern sogar weit darüber hinausgehen. Das beste Beispiel dafür sind die Zwillings-Rover „Spirit“ und „Opportunity“ der Nasa, die im Januar 2004 auf dem roten Planeten landeten. Ursprünglich sollten die beiden Rover den Planeten für 90 Mars-Tage erforschen – „Spirit“ rollte letztendlich bis 2010 über den Mars, „Opportunity“ lieferte sogar bis 2018 Daten zur Erde.
Bereits während ihrer ersten 90 Tage auf dem Mars konnten die beiden Rover belegen, dass es auf dem Planeten in der Vergangenheit Wasser gegeben haben muss. Die Nasa konnte bereits sechs Wochen nach der Landung des Rovers Erfolge verzeichnen, obwohl sich „Opportunity“ zu diesem Zeitpunkt noch nicht einmal von seiner Landestelle entfernt hatte.
Im Sommer 2012 erfolgte die Landung von „Curiosity“ auf dem Mars. Dieser Nasa-Rover war eine Zeit lang der einzige aktive Rover auf dem Mars, nachdem „Opportunity“ im Jahr 2018 seine Mission beendet hatte. Doch im Februar 2021 erhielt „Curiosity“ Unterstützung durch den Mars-Rover „Perseverance“ – damit sind wieder zwei Rover auf dem roten Planeten aktiv.
Nasa erforschte das Innere des roten Planeten
Im November 2018 landete der Nasa-Lander „InSight“ (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) erfolgreich auf dem Mars. Von November 2018 bis Dezember 2022 erforschte die Mission den roten Planeten mithilfe eines Seismometers und einer Wärmeflusssonde. Das Hauptziel bestand darin, die frühe geologische Entwicklung des Mars zu untersuchen und dadurch Erkenntnisse über die Entstehung anderer erdähnlicher Planeten im Sonnensystem, wie Merkur, Venus und die Erde, zu gewinnen. „InSight“ konnte unter anderem wichtige Erkenntnisse über den inneren Aufbau des Mars liefern.
Doch der rote Planet wird niciht nur an seiner Oberfläche erforscht und analysiert, sondern auch aus der Umlaufbahn. Es gibt derzeit mehrere Satelliten im Orbit um den Mars, die eine Vielzahl von Aspekten untersuchen und auch die Rover auf der Mars-Oberfläche unterstützen.
Alle 26 Monate öffnet sich ein gutes Transferfenster zum Mars
Der Mars befindet sich weit von der Erde entfernt – durchschnittlich 228 Millionen Kilometer. Um den Planeten dennoch relativ schnell und mit einer akzeptablen Menge an Treibstoff erreichen zu können, nutzen Raumfahrtmissionen die Bewegungen von Erde und Mars aus. Aufgrund der spezifischen Orbitaldynamik, bei der die Erde und der Mars auf ihren jeweiligen Umlaufbahnen die Sonne umkreisen, ergibt sich alle 26 Monate eine nahezu ideale Route zum Mars. Dieses Zeitfenster wird von verschiedenen Raumfahrtorganisationen genutzt. Die effektivste Route zum Mars wird als „Hohmann-Transferfenster“ bezeichnet.
Warum wird der Mars so ausführlich erforscht?
Es bleibt eine entscheidende Frage: Warum gerade der Mars? Was hat diesen roten Planeten so faszinierend für die Forscher auf der Erde gemacht? Es gibt verschiedene Gründe dafür: Es gibt Hinweise darauf, dass der Mars in der Vergangenheit wärmer war und eine deutlich dichtere Atmosphäre besaß, die flüssiges Wasser an der Oberfläche ermöglichte. Es wird sogar vermutet, dass es auf dem Mars einst Leben gegeben haben könnte. Daher konzentrieren sich viele Missionen, die zum Mars entsendet werden, auf die Suche nach Spuren vergangenen oder möglicherweise sogar gegenwärtigen Lebens.
Ein weiterer interessanter Aspekt für die Forschung ist die Frage, wie der Mars seine Atmosphäre und sein Wasser im Laufe der Zeit verloren hat. Könnte ein ähnliches Schicksal auch der Erde drohen? Die Erforschung dieses Prozesses kann wertvolle Erkenntnisse liefern, um das langfristige Schicksal unseres eigenen Planeten besser zu verstehen.
Darüber hinaus ist der Mars, nach der Erde, der Planet, auf dem Menschen am ehesten eine dauerhafte Präsenz etablieren könnten:
- Im Boden des Mars gibt es Wasser, das man möglicherweise extrahieren kann.
Der Tag-Nacht-Rhythmus auf dem Mars ähnelt dem der Erde (ein Tag ist 24 Stunden und 39 Minuten lang).
Es gibt genügend Sonnenlicht auf dem Mars, um mit Solarpaneelen Energie zu erzeugen.
Im Vergleich zu anderen Planeten ist der Mars nicht zu kalt und nicht zu heiß.
Es gibt Schwerkraft auf dem Mars (etwa ein Drittel der Schwerkraft auf der Erde).
Es gibt bereits Vorhaben, den roten Planeten zu kolonisieren. Beispielsweise ist das die Vision hinter der Gründung des privaten Raumfahrtunternehmens SpaceX durch Elon Musk. Doch der Weg bis zum Mars ist noch weit und steinig.
Dieser Artikel wurde mithilfe maschineller Unterstützung erstellt und vor der Veröffentlichung von der Redakteurin Tanja Banner sorgfältig überprüft.
Warum der „rote Planet“ Mars die Forschung fasziniert - Merkur.de
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