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Mars - der rote Planet

Der Mars ist von der Sonne aus gesehen der vierte Planet und gilt von allen Planeten des Sonnensystems als der erdähnlichste, obwohl es durchaus etliche Unterschiede zu den Bedingungen auf der Erde gibt.

Schon im Altertum war der Planet ein allseits bekanntes Gestirn und als Wandelstern bekannt. Am Nachthimmel zeigt er einen rötlichen Schein, was ihm den Namen „Roter Planet“ eingebracht hat. Schon 350 v. Chr. erkannte Aristoteles, dass der Mars weiter von der Erde entfernt ist als der Mond, als er vom Mond bedeckt wurde. Für die Griechen verkörperte er den Kriegsgott Ares. Sein heutiger Name wurde ihm von den Römern verliehen, für die er ebenfalls den Kriegsgott symbolisierte.

Diese Farbe des Planeten geht auf  Eisenoxid im Marsgestein sowie auf feinen Eisenoxidstaub in der Atmosphäre zurück. Mit einem mittleren Radius von 3390 Kilometern ist er nur halb so groß wie die Erde und besitzt zwei sehr kleine Monde; sie sind möglicherweise eingefangene Asteroiden aus dem benachbarten Asteroidengürtel.

Der Mars ist der beliebteste Himmelskörper der Raumfahrtwissenschaftler, Geologen und Science-Fiction-Autoren, die auf diesem Planeten auf langfristige Sicht eine Besiedelungsmöglichkeit sehen. Ein wesentliches Argument dafür liegt in großen Wasservorkommen, die nach irdischen Maßstäben die Basis für Leben bieten. Das Wasser, das auf dem Mars in der ersten Jahrmilliarde nach seiner Entstehung in flüssiger Form existiert haben muss, ist immer noch vorhanden, allerdings als Eis. Es wurde bereits an den Polen und unterhalb der oberen Erdschichten der Marsoberfläche nachgewiesen. Der Mars hat eine dünne Atmosphäre. Ihr Druck entspricht etwa einem Hundertstel des Druckes in der irdischen Atmosphäre. Sie besteht zu einem großen Teil (95%) aus dem Treibhausgas CO_2.

Teleskope entschleiern die Geheimnisse des Planeten

Mit der Erfindung des Fernrohrs zu Beginn des 17. Jahrundert waren Astronomen in der Lage, die Eigenschaften der Planeten zu erforschen. Der niederländische Astronom, Mathematiker und Physiker Christiaan Huygens beschreibt 1659 als erster eine große dunkle Zone auf der Marsoberfläche, die heute als Syrtis Major bezeichnet wird. Er beobachtet die Positionsänderungen der Struktur und leitet daraus die Eigenrotation, also die Tageslänge des Mars, mit 24 Stunden und 30 Minuten ab. Auch bestimmte er im selben Jahr den Durchmesser des Planeten.

Ab 1781 fiel dem deutsch-englischen Astronomen Friedrich Wilhelm (William) Herschel aus, dass sich die Ausdehnung der weißen Polkappen, die schon 1666 Giovanni Domenico Cassini beschrieben hatte, mit der Jahreszeit ändert. Im selben Jahr bestimmt er die Eigenrotation des Planeten zu 24 Stunden 39 Minuten und 22 Sekunden. Die Genauigkeit seiner Messungen ist höchst bemerkenswert, bedenkt man die Gangungenauigkeiten der damaligen Uhren. Herschels Wert differiert genau um 2 Minuten zur heutigen Rotationsperiode von 24 h 37 m und 22 s. 1784 bestimmt er die Neigung der Rotationsachse zur Umlaufbahn um die Sonne zu 25,0 Grad. Der Wert ist ähnlich präzise wie seine Messung der Eigenrotation. Der heutige Wert liegt bei 25,19 Grad.

William Whewell, ein englischer Philosoph und Wissenschaftshistoriker, publiziert 1854 die Vermutung, der Mars hätte Ozeane, Landmassen und damit möglicherweise auch Lebensformen.
Der amerikanische Astronom Asaph Hall entdeckt 1877 bei der günstigen Marsopposition die beiden Marsmonde, die später die Namen Phobos und Deimos bekommen. Ein kleines historisches Mysterium: Bereits 150 Jahre früher (1726) beschreibt der irische Schriftsteller Jonathan Swift in seinem satirischen Roman „Gullivers Reisen“ zwei Marsmonde und beschreibt Größe und Umlaufbahnen, die recht gut mit den tatsächlichen Werten übereinstimmen.
 

Die Entdeckung der Marsianer

Zu den folgenreichsten Begebenheiten gehörte die Marskarte, die 1877 von Giovanni Schiaparelli veröffentlicht wurde. Von 1864 bis 1900 war er Direktor der Mailänder Sternwarte. Schiaparelli galt in seiner Zeit als einer der erfahrensten und scharfäugigsten Planetenbeobachter. Bei Beobachtungen der Marsopposition im Jahr 1877 entdeckt er rinnenartige Strukturen und zeichnete sie in seine Gesamtkarten der Marsoberfläche ein. Diese Strukturen lagen an der Auflösungsgrenze der damaligen Linsenteleskope von 30 bis 50 Zentimeter Öffnung und ihre Erkennung erforderten viel Beobachtungserfahrung. Bei der folgenden Marsopposition 1879 wurden diese Strukturen dann auch von anderen Astronomen bestätigt. Schiaparelli bezeichnete die zahlreichen dunkle Linien als „canali”. Obwohl er damit bloß Rillen auf der Marsoberfläche meinte, wurde der Begriff in anderen Sprachen als „Kanäle“ übersetzt. Schiaparelli schätzte die Dimensionen der Rinnen auf eine Länge von bis zu 2000 km und ihre Breite auf 100 km. Er hielt sie in einer Publikation im Jahr 1893 für natürlich entstandene Senken und spekulierte, dass sich durch sie eventuell Wasser auf der ansonsten trockenen Oberfläche ausbreiten könne. Aufgrund von beobachteten jahreszeitlichen, farblichen Veränderungen von Oberflächenstrukturen vermutete der französische Astronom Camille Flammarion künstliche Bauwerke, gebaut von einer aussterbenden Zivilisation von Marsianern, die ihren langsam vertrocknenden Planeten durch Schmelzwasser von den beiden Polkappen künstlich bewässerten. Die extreme Breite der Kanäle erklärt er mit ausgedehnten Vegetationsgürteln entlang der Kanäle. Flammarion und viele Astronomen seiner Zeit gingen damals noch von einer dichten Marsatmosphäre aus. Weil mit Kanälen üblicherweise künstlich angelegte Wasserstraßen assoziiert werden, nahm nun eine Flut an Science-Fiction-Romanen ihren Anfang. Der Mars avancierte fortan zum Paradeobjekt für außerirdische Zivilisationen.
 

Percival Lowell und die Marskanäle

Fasziniert von der Vorstellung intelligenter Wesen auf dem roten Ülaneten gründete und errichtet Percival Lowell 1984 in Flagstaff/Arizona das Lowell Observatory zur Erforschung des Planeten Mars und der anderen Planeten. Lowell entstammte einer der reichsten und angesehensten Familien der Bostoner Oberschicht. Er war als Amateur stark an der Astronomie interessiert und verfügte über die finanziellen Mittel, um für seine private Sternwarte ausgezeichnete Astronomen für sein Institut einzustellen und zu beschäftigen. Im Laufe der Jahre wurde er aber zu einem der bekanntesten Astronomen seiner Zeit. Das Observatorium wurde von den Brüdern Pickering geplant, gebaut wurde es auf dem „Mars Hill“ in 2210 Metern Höhe und war für Jahrzehnte ein Eldorado für Planetenbeobachter und die Planetenforschung mit großen und modernen Teleskopen.

Auslöser für den Bau der Sternwarte waren die Beobachtungen der „canali” von Schiaparelli von 1877. Lowell war überzeugt davon, dass die Kanäle künstliche Bauwerke, errichtet von intelligenten Wesen, um einen trockenen Planeten aus den Polkappen heraus zu bewässern. Hauptbeobachtungsinstrument war ab 1896 ein 61 cm Refraktor von Alvan Clarce & Sons.

Lowell beobachtete bis zu seinem Tod mehrere Marsoppositionen und beschrieb seine Beobachtungen und die Schlüsse, die er daraus zog, in zahlreichen Publikationen, die eine weite Verbreitung fanden. Abschließend publizierte Lowell im Jahr 1906 - sozusagen als sein Lebenswerk – ein Buch mit 384 Seiten und dem Titel „Mars and its Canals“. Er starb am 12.11.1916 in Flagstaff.

Das Ende der Marsianer

Der griechische Astronom Eugène Michel Antoniadi (1870 – 1944), der den größten Teil seines Lebens in Frankreich verbrachte, beobachtete die Marsopposition 1909 mit dem 83 cm Refraktor des Pariser Meudon Observatoriums. Im Gegensatz zu seinem Förderer Flammarion kam Antoniadi zu dem Schluss, dass es sich bei den Marskanälen um optische Täuschungen handeln müsse, die nur in Teleskopen kleinerer Öffnung als "Linienstrukturen" sichtbar würden. In den folgenden 20 Jahren zeichnete Antoniadi immer detailliertere Marskarten. Seine 1930 publizierte „Carte de Mars“ war bis zum Start der ersten Raumsonden die genaueste Karte der Marsoberfläche. Später wurde im Raumfahrtzeitalter deutlich, dass sich der Planet tatsächlich am äußeren Rand der habitablen Zone befindet. Dies gab den Utopien rund um Bewohnbarkeit des Mars und über die mögliche Existenz von fremden Wesen in unserem Sonnensystem neue Nahrung.

Heute geht man davon aus, dass viele der Schiaparellischen Rinnen auf optischen Täuschungen beruhen, die durch das sogenannte „Kontrastlinienphänomen“ entstehen. Es bewirkt, dass das Gehirn zwischen undeutlichen dunklen Flecken dazu neigt, Linien zu ziehen. Auf der anderen Seite dürften einige der „Rinnen“ jedoch tatsächlich Canyons, linienförmigen Geländeschatten, Talsystemen oder Kraterketten entsprechen. Sicher scheint zu sein, dass Schiaparelli und später auch andere Astronomen den 4000 km langen Canyon Valles Marineris regelmäßig wahrnehmen konnten. Drei seiner Canali entsprechen dem riesigen Canyon.

Die moderne Erforschung des Mars durch Weltraummissionen

Die wissenschaftliche Nah-Erforschung des Mars begann 1965 mit der Mars-Passage der Sonde Mariner 4. Zwischen 1960 und 1962 hat die Sowjetunion zwar einige Satelliten zum Mars schicken wollen, doch diese Missionen scheiterten durch Fehlstarts und technisches Versagen elektronischer Komponenten. Im Dezember 1971 landete die sowjetische Sonde Mars-3 als Erste auf dem Mars, aber der Funkkontakt brach nach 110 Sekunden ab. Den einstweiligen Höhepunkt der Erforschung des roten Planeten durch Sonden markierten die beiden Viking-Laboratorien im Jahre 1976, die ausgeklügelte biochemische Experimente durchführten, ohne allerdings einen handfesten Beweis für Leben auf seiner Oberfläche liefern zu können.

Danach wurde es für 20 Jahre still um die Marsmissionen, bis mit Pathfinder eine neue Ära der Erforschung des Mars mit Fahrzeugen – Rovern – eingeläutet wurde, die bis heute anhält.

Langfristig ist eine bemannte Landung von den Raumfahrtagenturen in internationaler Kooperation geplant. Ein konkreter Zeitplan existiert allerdings nicht, da die größte Hürde weniger eine technische, sondern vielmehr die menschliche Herausforderung ist.

Leben auf dem Mars

Des weiteren wird immer wieder über Leben auf dem Mars spekuliert. Alle bisher vermuteten Lebensspuren, beispielsweise in Marsmeteoriten, haben sich allerdings als nicht stichhaltig erwiesen. Bis heute existieren keinerlei eindeutige oder gar zwingende Hinweise auf marsianisches Leben. Trotzdem wird weiterhin danach gefahndet und es werden die Rahmenbedingungen aus astrobiologischer Sicht studiert. Die bedeutendsten Untersuchungen dieser Art gehen auf die Viking-Sonden 1976 zurück. Derzeit (2021) wird der Planet von mehreren Orbitern umkreist und von Rovern auf der Oberfläche befahren.

Quellen

Flammarion, C. (1889): Uranie. Paris: C. Marpon et E. Flammarion (Collection Guillaume). Online verfügbar unter https://tinyurl.com/2xm3xac7.

Keller, Hans-Ulrich: Kosmos Himmelsjahr 2018, Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG, Stuttgart, (2017), ISBN: 978-3-440-15439-7

Lowell, P. (1906): Mars and its Canals. New York: The MacMillan Company. Online verfügbar unter https://www.census.gov/history/pdf/mars_and_its_canals.pdf.

Ludendorff, H., Hrsg., Newcomb-Engelmanns populäre Astronomie (1921), S. 24Ff, Verlag von Wilhelm Engelmann, 1921

Osservatorio Astronomico di Brera (2021): The project "Le Mani su Marte" ("Hands over planet Mars"). Online verfügbar unter http://www.brera.inaf.it/?page=diari&;lingua=inglese

Prantl, C.; Susemihl, F.; Aubert, H.; Wimmer, F. (1857): Aristoteles' Werke: Vier Bücher über das Himmelsgebäude und zwei Bücher über das Entstehen und Vergehen, hrsg. Carl Prantl. 1857: W. Engelmann (Aristoteles' Werke: Griechisch und Deutsch und mit sacherklärenden Anmerkungen hrsg. von Carl Prantl). Online verfügbar unter https://books.google.de/books?id=0txDAAAAIAAJ.

Schiaparelli, G. Virginio (1893): Il pianeta Marte. Estratto dalla rivista «Natura ed Arte», anno II, fascicoli 5 e 6 (1° e 15 febbraio 1893). Hg. v. Banca Dati Telematica “Nuovo Rinascimento”. Online verfügbar unter https://ia801305.us.archive.org/7/items/Marte1893/marte%20_1893.pdf.

Whewell, W. (1853): Of the Plurality of Worlds: John W. Parker and Son, London. Online verfügbar unter www.google.de/books/edition/The_Plurality_of_Worlds/xwdbAAAAcAAJ.