Astronomieseiten von Dr. Rainer Haas



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Mars



Rainer Haas



Mars ist der vierte Planet von der Sonne aus gesehen. Die wichtigsten Daten:

Äquatordurchmesser: 6.794 km

Masse: 0,1075 (Erde=1); 6,42 * 1023 kg

mittlere Dichte: 0,71 (Erde=1); 3,94 g/cm3

Oberflächenschwerkraft: 0,38 (Erde=1)

Oberflächentemperatur: -120°C bis +25°C

Rotationsdauer: 24,6 h

Äquatorneigung: 25,4°

Entweichgeschwindigkeit: 5,0 km/s

Bahnexzentrität: 0,093

Mittl. Bahngeschwindigkeit: 24,13 km/s

Entfernung von der Sonne: 206,7 (Aphel) bis 249,1 (Perihel) Mill. km

Umlaufzeit um die Sonne: 1,88 Jahre

Bahnneigung gegen die Ekliptik: 1,85°

scheinbarer Durchmesser von der Erde aus: bis 25,4" (Perihel-Opposition)

scheinbare Helligkeit von der Erde aus: bis -2,7m (Perihel-Opposition)



Mars umkreist in einer mittleren Entfernung von 227,9 Mill. km die Sonne in 1,88 Jahren.



Der von der Erde aus rötlich erscheinende Mars ist am besten zur Zeit der Opposition sichtbar. Aufgrund der Exzentrität der Marsbahn schwanken die Entfernungen zur Zeit der Opposition zwischen 55 Mill. km (Aphel-Oppositionen, im August) und 100 Mill. km (Perihel-Oppositionen, im Februar). Oppositionen folgen im Mittel alle 2 Jahre und 50 Tage. Zur Zeit der Konjunktion wächst die Entfernung auf bis zu 400 Mill. km. Der scheinbare Durchmesser der Marsscheibe von der Erde aus gesehen variiert von 3,5" (Konjunktion) über 13,8" (Aphel-Opposition) bis zu 25,4" (Perihel-Opposition). Von der Erde aus sind die beiden Polkappen, Wolkenformationen sowie großräumige Strukturen unterschiedlicher Albedo erkennbar. Mars und Merkur sind die einzigen Planeten, auf denen von der Erde aus Oberflächenstrukturen erkannt werden können.



Mars besitzt ein Magnetfeld, das ca. 1000 mal schwächer als das Erdmagnetfeld ist.



Die Marsatmosphäre besteht aus 95,5% Kohlendioxid, 2,7% Stickstoff, 1,6% Argon und 0,15% Sauerstoff mit Spuren von Ozon und Wasserdampf. Der Oberflächendruck liegt zwischen 3 und 8 Millibar.



In der Atmosphäre entstehen Orkane mit Windgeschwindigkeiten von bis zu 250 km/h. Die gelben Wolken aus den Staubstürmen können Höhen von 50 km erreichen und sind dann auch von der Erde aus beobachtbar.



Die Temperaturen auf der Marsoberfläche erreichen max. ca. +25°C (Äquator, Mittagstemperatur) und sinken selbst am Äquator nachts unter den Gefrierpunkt. An den Polkappen wurde als tiefste Temperatur -120°C bestimmt.



Das Marsgestein ist reich an Eisenoxid, was dem Mars seine deutlich rote Farbe verleiht.



Die sichtbare Oberfläche wurde 1971 vollständig von der Raumsonde Mariner 9 und erneut von den Orbitern der beiden Viking-Sonden ab 1976 kartographiert.



Sie weist viele Meteoritenkrater sowie einige große Vulkane auf. Der Vulkan Olympus Mons ist mit einem Durchmesser von 600 km und einer Höhe von 26 km die größte Erhebung des Sonnensystems. Er ist der größte von vier Vulkanen in der Tharsis-Region. Alle vier Vulkane haben die Gestalt irdischer Schildvulkane und waren lange Zeit aktiv.



- Bilder: mars460.gif: Mars, Viking, NASA

Marsbw.gif: Mars, HST

olympus.gif: Vulkan Olympus Mons, Viking, NASA

p13wactx.jpg: Ares Vallis und Vulkane, Mars Global Surveyor, NASA

ss24_0.jpg: Sonnenaufgang auf dem Mars, Mars Pathfinder, NASA



Große Täler und Ebenen zeigen Spuren früherer Flüsse. Die größte Struktur ist der Canyon "Vales Marineris", der eine Ausdehnung von 5.000 km * 500 km besitzt und sich längs des Marsäquators erstreckt. Diese Canyons sind bis zu 7 km tief.



Die beiden Polkappen des Mars sind sehr veränderlich. Ihre größte Ausdehnung, bis zum 50°-60° Breitengrad, wird im Winter auf der jeweiligen Halbkugel erreicht, im Sommer verschwinden sie fast vollständig. Die südliche Polkappe besteht aus Kohlendioxid-Schnee, die nördliche enthält auch Wassereis.



An die nördliche Polkappe grenzen Dünenfelder an. Auch in Rinnen, Grabenbrüchen und Kratern wurden Dünen verschiedener Typen beobachtet.

In der Frühzeit des Mars hat dieser eine dichtere Atmosphäre sowie flüssiges Wasser besessen.



Heute zeigt der Mars keine vulkanischen Aktivitäten mehr. Das Wasser ist hauptsächlich in der nördlichen Polarkappe sowie unter der sichtbaren Oberfläche im Permafrostboden als Eis gebunden.





Leben auf dem Mars?



1877 erstellte der italienische Astronom Giovanni Virginio Schiaparelli Marskarten, auf denen ein ausgedehntes Netz langer Linien, sog. "Canali", zu erkennen ist. "Canali" wurde später falsch als Kanäle übersetzt. Dies gab erstmals zu Spekulationen Anlaß, diese "Canali" könnten künstliche, von intelligenten Marsbewohnern angelegte Bewässerungssysteme sein.



Erst durch die Bilder von Raumsonden ab 1965 wurde die Existenz der Marskanäle widerlegt, die Diskussion über mögliches Leben (in der Frühzeit des Mars) dauert bis heute an.



So zeigen Bilder der Marssonden Mariner 9 sowie Viking 1 und 2 deutliche Spuren, die auf flüssiges Wasser in der Frühzeit des Mars zurückzuführen sind. Der Marsrover Sojourner entdeckte runde Kiesel sowie Steine mit Hohlräumen, aus denen Kiesel herausgefallen sind. Dies deutet auf die Anwesenheit von Konglomeraten hin, die in fließendem Wasser entstanden sind.



Das sog. "Marsgesicht" sowie pyramidenähnliche Gebilde, die von den o.g. Sonden entdeckt wurden, geben zu weiteren Spekulationen Anlaß. Die Hauptaufgabe der Lander von Viking 1 und 2 war die Suche nach Leben mit verschiedenen Experimenten. Fraglich positive Resultate konnten auf chemische Reaktionen zurückgeführt werden.



- Bild: marsface.gif oder mface1.jpg: Marsgesicht, Viking, NASA



Bisher wurden zwölf Meteoriten entdeckt, die vom Mars stammen. Der populärste ist ALH84001, der 1984 in der Antarktis gefunden wurde. Er ist 4,5 Milliarden Jahre alt und wurde bei einem Meteoriteneinschlag vor ca. 16 Millionen Jahren vom Mars in den Weltraum transportiert. Vor ca. 13.000 Jahren erreichte er die Erde. Bei Untersuchungen des Meteoriten glauben Forscher Hinweise auf 3,6 Milliarden Jahre alte Lebensspuren (polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe, Mineralkörner, mutmaßliche Versteinerungen von Mikroorganismen) gefunden zu haben, die Interpretation der Ergebnisse ist jedoch umstritten. Zu dieser Zeit besaß der Mars wahrscheinlich eine dichte Atmosphäre und flüssiges Wasser.





Monde



Der Mars besitzt zwei Monde, die 1877 von A. Hall entdeckt wurden. 1976 und 1977 wurden die beiden Marsmonde von den Viking-Orbitern, wie zuvor schon von Mariner 9, untersucht.



Der innerste Mond Phobos hat eine mittlere Entfernung von 6.000 km und umkreist Mars in 7h39min. Nach Bildern der Raumsonde Mariner 9 und der Viking-Sonden ist er ein unregelmäßig geformter, kraterbedeckter Körper von 26,6 km * 22,2 km * 18,6 km Größe. Der größte Krater, Stickney, hat einen Durchmesser von 12 km. Phobos reflektiert nur 5% des Sonnenlichts und ist damit der dunkelste Körper des Sonnensystems. Er besteht vermutlich aus kohligem Chondrit wie verschiedene Asteroiden und Steinmeteorite. Die Oberfläche ist mit Regolith bedeckt.



Die Bahn von Phobos ist nicht stabil. Er wird innerhalb von 100 Mill. Jahren auf Mars stürzen.



- Bild: phobos460.gif: Marsmond Phobos, Viking, NASA



Der äußere Mond Deimos umkreist Mars in einem Abstand von 20.130 km in 30h18min. Er ist ein unregelmäßig geformter, kraterbedeckter Körper von 15,0 km * 12,4 km * 10,8 km Größe. Er weist geologisch die gleiche Beschaffenheit wie Phobos auf. Der größte Krater besitzt einen Durchmesser von 3 km. Beide Monde sind wahrscheinlich eingefangene Asteroiden.



- Bild: deimos 46.gif: Marsmond Deimos, Viking, NASA





Marsmissionen



Dreizehn Marsmissionen scheitern im Zeitraum von 1960 bis 1996 völlig. Sieben sowjetische Sonden erreichen im Zeitraum von 1971 bis 1989 den Mars und können Teile ihrer Missionsziele erfüllen. Lediglich sechs amerikanische Sonden erreichen ihre Missionsziele.



Am 14.7.1965 passiert Mariner 4 Mars in 9.844 km Abstand und fotographiert 2% der Marsoberfläche. Der Atmosphärendruck wird zu 5-6 mbar bestimmt, in der Atmosphäre werden 90% Kohlendioxid gefunden.



Am 31.7.1969 und 5.8.1969 überfliegen Mariner 6 und 7 den Südpol bzw. Äquator in 3.411 bzw. 3.524 km Höhe und fotographieren ca. 20% der Oberfläche.



Am 15.11.1971 schwenkt Mariner 9 in eine Marsumlaufbahn ein und kartographiert die komplette Marsoberfläche mit einer Auflösung von 100 m bis 1 km. Mehr als 7.000 Bilder sowie umfangreiche physikalische Daten werden übermittelt.



Die Sonden Mars 2 und Mars 3 übermitteln im November 1971 einige Daten, bevor die Übertragung ausfällt.



Auch die Sonden Mars 5 und 6 liefern im Februar und März 1974 nur wenige Daten, bevor die Übertragung ausfällt.



Die Sonden Viking 1 und 2 erreichen am 19.6. bzw. 7.8.1976 den Mars. Die Orbiter liefern insgesamt 55.000 Bilder vom Mars mit einer Auflösung von 150-300 m, von ausgewählten Gebieten bis zu 8 m. Die Lander führen Analysen des Bodens durch und suchen mit einigen Experimenten nach Lebensspuren im Marsboden. Der Viking 1 Lander bleibt bis in die 90er Jahre als meteorologische Meßstation in Funktion.



Die Sonde Phobos 2 führt ab Februar 1989 einen Monat lang physikalische Messungen durch und gewinnt Bilder von Mars und Phobos, bevor der Funkkontakt abbricht.



Am 4.7.1997 landet Mars Pathfinder in einer ausgetrockneten Flußmündung (Ares Vallis). Die Mission dient primär der Erprobung einer direkten Landetechnik mittels Airbags sowie dem Absetzen und Betrieb eines semiautonomen Fahrzeugs (Rover Sojourner) als Test für kommende Marsmissionen.



Obwohl wissenschaftliche Ergebnisse bei dieser Mission nur als sekundäres Ziel gelten, werden beeindruckende Ergebnisse erzielt: wesentlich länger als geplant bleiben Rover und Station in Betrieb, erst am 27.9.1997 reißt der Funkkontakt ab. Bis zu diesem Zeitpunkt werden 16.000 Bilder der Station sowie 550 Bilder des Rovers, 15 chemische Gesteinsanalysen sowie tägliche Wetterdaten vom Landeort zur Erde übertragen.



- Bild: front_yo.gif: Marsrover Sojourner, Mars Pathfinder, NASA



Am 12.9.1997 erreicht der Orbiter Mars Global Surveyor den Mars, schwenkt in eine eliptische Umlaufbahn ein und beginnt sein Abbremsmanöver zur Erreichung eines kreisförmigen Orbits in 400 km Höhe über der Marsoberfläche. Auch hier wird, wie bei Mars Pathfinder, eine neue Technologie erprobt: das Abbremsen wird durch wiederholtes Eintauchen in die Marsatmosphäre (sog. "Aerobreaking") durchgeführt. Ursprünglich sollte der Orbit im März 1998 erreicht werden und die systematische Kartierung beginnen. Aufgrund technischer Probleme wird sich die Aerobreaking-Phase verlängern und der Orbit erst im März 1999 erreicht werden.



Seit Oktober 1997 werden Bilder und physikalische Daten von der Sonde gewonnen.





Quellen:

Hamilton, C.J. (1997): Views of the Solar System. http://bang.lanl.gov/solarsys

Arnett, B. (1997): The Nine Planets. http://seds.arizona.edu/nineplanets

National Space Science Data Center (1997): Planetary Fact Sheets. http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet

National Space Science Data Center (1997): NSSDC Master Catalog Spacecraft. http://nssdc.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/database

Rükl, A. (1996): Bildatlas des Weltraums. Bechtermünz Verlag, Augsburg

Beatty, J.K.; O'Leary, B.; Chaikin, A. (1985): Die Sonne und ihre Planeten. Physik-Verlag, Weinheim



Abbildungen sind in diesem Beitrag nicht enthalten. Sie können unter den angegebenen Quellen heruntergeladen werden.

Dies ist eine Leseprobe. Dieser Beitrag (mit Bildern) erscheint in der Enzyclopädie für Naturwissenschaft und Technik; copyright: Rainer Haas, 1998.


Herausgeber der Enzyclopädie für Naturwissenschaft und Technik (EN&T) ist der ecomed-Verlag, Rudolf-Diesel-Str. 3, D-8689 Landsberg (http://www.ecomed.de/journals.htm)



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