Sonnensystem

Mars: Was den roten Planeten für die Forschung interessant macht

  • Tanja Banner
    vonTanja Banner
    schließen

Der Mars ist der Nachbarplanet der Erde - und doch ganz anders. Was den roten Planeten Mars so besonders macht und wieso er im Mittelpunkt der Forschung steht.

  • Der Planet Mars ist der Nachbar der Erde und wird wegen seiner Färbung auch „roter Planet“ genannt
  • Auf dem Mars gibt es Jahreszeiten und Staubstürme
  • Der Mars ist der Planet, auf dem die meisten Raumsonden gelandet sind

Der Mars, auch genannt der „rote Planet“, ist - von der Sonne aus gesehen - der vierte Planet im Sonnensystem und der äußere Nachbar der Erde. Der Mars ist ein so genannter terrestrischer oder Gesteinsplanet:

  • der Mars hat eine feste Oberfläche
  • der rote Planet hat durch die Schwerkraft eine annähernde Kugelform erhalten
  • der Mars besteht im Wesentlichen aus Stein

Mars ist der zweitkleinste Planet im Sonnensystem

Der Mars ist etwa halb so groß wie die Erde, sein Volumen beträgt etwa ein Siebtel des Volumens der Erde. Nur der Planet Merkur ist in unserem Sonnensystem kleiner als der Mars. Gleichzeitig ist der rote Planet jedoch die Heimat der höchsten Vulkane des Sonnensystems.

Von den geologischen Formationen auf dem Mars und den Einschlagskratern auf der Marsoberfläche können Experten die Geschichte des Planeten ableiten. Man geht davon aus, dass der Mars - wie auch die übrigen Planeten unseres Sonnensystems - vor etwa 4,5 Milliarden Jahren entstand.

Der Planet Mars - Zahlen, Daten und Fakten

PlanetMars
Radiusca. 3390 km
Oberfläche144.800.00 km2
Länge eines Mars-Tags (Sol)24 Stunden, 39 Minuten und 35 Sekunden
Umlaufzeit um die Sonne687 Tage
Durchschnittliche Entfernung von der Erde228 Millionen Kilometer
Minimale Temperatur-153° Celsius
Mittlere Temperatur-63° Celsius
Maximale Temperatur+20° Celsius

Warum der Mars „roter Planet“ genannt wird

Der Beiname „roter Planet“ für den Mars kommt von dessen Oberflächenfärbung. Genauer: Die gesamte Oberfläche des Mars ist mit Eisenoxid-Staub (also quasi Rost) bedeckt; auch in der Atmosphäre ist dieser Staub zu finden. Selbst mit bloßem Auge kann man am Nachthimmel erkennnen, dass der Mars rötlich leuchtet. Diese Farbe, gepaart mit Helligkeitsschwankungen hat dem Planeten Mars seinen Namen eingebracht: Er wurde nach dem römischen Kriegsgott Mars benannt.

Unter der roten Eisenoxid-Schicht ist der Mars grau, zeigt eine Bohrung des Rovers „Curiosity“.

Die Polkappen des Mars

Schaut man mit einem Teleskop zum Mars, kann man die beiden Polkappen und mehrere dunklen Ebenen erkennen. Die Polkappen bestehen zum großen Teil aus gefrorenem Kohlendioxid (Trockeneis) und etwas Wassereis. Die nördliche Polkappe ist deutlich größer als die Polkappe im Süden. Sie hat einen Durchmesser von etwa 100 Kilometern und soll nach Schätzungen etwa fünf Kilometer dick sein.

Die Polkappe im Süden des Mars hat einen Durchmesser von etwa 350 Kilometer und soll etwa eineinhalb Kilometer dick sein. Im Mars-Sommer schmelzen die Polkappen teilweise ab, während sie im Mars-Winter, dann, wenn sie nicht von der Sonne angestrahlt werden, das Eis wieder zunimmt.

Der Mars hat zwei Monde: Phobos und Deimos

Den Mars umkreisen zwei Monde: Phobos (griechisch für Furcht) und Deimos (griechisch für Schrecken). Beide wurden 1877 von dem US-Astronomen Asaph Hall entdeckt. Benannt wurden sie nach den beiden Begleitern, die den Wagen des Kriegsgottes Ares (lateinisch Mars) ziehen.

Phobos und Deimos sind unregelmäßig geformte Felsbrocken, bei beiden könnte es sich um Asteroiden handeln, die vom Mars „eingefangen“ wurden. Experten gehen davon aus, dass Phobos eines Tages entweder auf den Mars stürzt oder von Gezeitenkräften auseinandergerissen wird. Allerdings wird das nicht allzu bald passieren: Forscher haben berechnet, dass es erst in etwa 50 Millionen Jahren soweit ist. Deimos dagegen entfernt sich langsam vom Mars.

Der Mars gilt als der „rote Planet“. Auf diesem Bild gut zu erkennen: die nördliche Polkappe.

Die Atmosphäre des Mars - Staubig und fast verschwunden

Die Atmosphäre des Mars ist ziemlich staubig, weshalb der Himmel auf dem Mars einen blassen gelben oder orange-braunen Farbton hat. In der Mars-Atmosphäre gibt es folgende Bestandteile:

  • 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

Experten gehen davon aus, dass der Mars im Laufe der Zeit seine Atmosphäre verloren hat. Sie wurde wahrscheinlich von Sonnenwinden in den Weltraum gerissen - begünstigt durch die geringe Schwerkraft und das schwache Magnetfeld des Mars.

Wetter und Jahreszeiten auf dem Mars

Der Mars hat Jahreszeiten - allerdings sind sie nicht direkt mit den Jahreszeiten auf der Erde vergleichbar. Auf der Südhalbkugel des Mars sind die Jahreszeiten deutlich stärker ausgeprägt als auf der Nordhalbkugel: Im Süden des Mars können die Temperaturen im Sommer bis zu 30 Grad höher sein als im Norden, wo das Klima ausgeglichener ist. Bedingt durch die Umlaufbahn des Mars um die Sonne sind die Jahreszeiten auf dem roten Planeten unterschiedlich lang:

  • Frühling: 199,6 Erd-Tage
  • Sommer: 181,7 Erd-Tage
  • Herbst: 145,6 Erd-Tage
  • Winter: 160 irdische Tage

Weil die Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht groß sind, gibt es täglich Morgen- und Abendwinde. Vor allem im Mars-Frühjahr können außerdem die berüchtigten Staubstürme auftreten, die teilweise große Teile des Mars verhüllen. Winde auf dem Mars haben eine geringere Kraft als auf der Erde - allerdings bleiben aufgewehte Staubpartikel länger in der Mars-Atmosphäre, da es keinen Regen gibt, der die Luft reinigt und auch die Schwerkraft geringer ist.

Die Oberfläche des Mars ist zweigeteilt

Der Mars hat eine Oberfläche von etwa 144 Millionen Quadratkilometern - das ist fast so viel wie die gesamte Oberfläche aller Kontinente der Erde (149 Millionen Quadratkilometer). Die Südhalbkugel des Mars ist ein riesiges Hochland mit ausgedehnten Vulkanen. Einschlagskrater zeigen, dass das Hochland fast vier Milliarden Jahre alt ist - dagegen ist die nördliche Tiefebene fast ohne Krater, was bedeutet, dass sie geologisch jung ist. Diese Zweiteilung des Mars ist besonders auffällig.

Warum die Oberfläche des Mars zweigeteilt ist,  ist nicht ganz geklärt. Innere Prozesse oder auch der Einschlag eines Himmelskörpers könnten daran beteiligt werden sein.

Mit Teleskopen kann man von der Erde aus dunkle Oberflächen auf der nördlichen Halbkugel des Mars erkennen. Dabei handelt es sich nicht um Meere, wie man früher dachte und entsprechend in Namen wie „Mare Sirenum“ oder „Mare Erythraeum“ festhielt. Diese Begriffe werden heute nicht mehr verwendet, bei den Strukturen handelt es sich um Ebenen. Die ausgedehnteste dunkle Struktur, die man von der Erde aus auf dem Mars erkennen kann, heißt „Syrtis Major“.

Auf dem Mars: Größter Vulkan und größtes Grabensystem des Sonnensystems

Auf dem Mars gibt es das größte Grabensystem des Sonnensystems: Das „Valles Marineris“ erstreckt sich über eine Länge von 4000 Kilometern. Es ist bis zu 700 Kilometer breit und bis zu sieben Kilometer tief.

Der Vulkan „Alba Patera“ gilt mit einem Basisdurchmesser von mehr als 1200 Kilometern als der flächengrößte Vulkan im Sonnensystem. „Olympus Mons“ ist der höchste Vulkan auf dem Mars und mit etwa 21,3 Kilometern über Null auch der höchste Berg im Sonnensystem.

Wasservorkommen auf dem Mars - Es gab einst flüssiges Wasser

Während der Mars heute ein trockener Wüstenplanet ist, dürfte es in seiner Vergangenheit flüssiges Wasser an der Oberfläche gegeben haben. Das zeigen die zahlreichen Marsmissionen der vergangenen Jahre. Auf dem Mars hat man ausgetrocknete Seen und Flussbetten gefunden. Forscher haben beispielsweise ermittelt, dass es auf dem Mars vor 4,3 Milliarden Jahren genug Wasser gegeben haben muss, um den kompletten Planeten mit einem 137 Meter tiefen Meer zu bedecken. Doch der Planet verlor sein Wasser schneller als gedacht, Forscher haben den Mechanismus entdeckt, mit dem das geschieht.

Heute weiß man, dass es an den Polen des Mars Wassereisschichten gibt. Außerdem vermuten Wissenschaftler, dass sich auch unter der Oberfläche des roten Planeten Wassereis befinden könnte. An der Oberfläche des Mars ist es zu kalt für flüssiges Wasser.

Mars hat sein Magnetfeld vor langer Zeit verloren

Der Planet Mars hatte einst ein globales Magnetfeld, das er jedoch bereits vor mehreren Milliarden Jahren verloren haben muss. Das fehlende Magnetfeld gilt als einer von mehreren Gründen, warum der Mars einen Großteil seiner Atmosphäre an das Weltall verlor.

Der Mars wird bereits seit dem Altertum beobachtet und erforscht

Der Mars ist ein auffälliger Himmelskörper, als Planet ist er heller zu sehen als die Sterne und selbst mit bloßem Auge kann man seine rote Färbung erahnen. Deshalb ist der Planet auch bereits seit dem Altertum bekannt und wird seither beobachtet. Bereits Johannes Kepler (1571-1630) berechnete die elliptische Bahn des Mars und leitete davon die drei Keplerschen Gesetze ab. Giovanni Domenico Cassini beschrieb im Jahr 1666 die weißen Polkappen des Planeten Mars und Asaph Hall entdeckte 1877 die beiden Mars-Monde Phobos und Deimos.

Im Raumfahrtzeitalter wuchs das Interesse am Mars, man wollte den roten Planeten, den Nachbarn der Erde, endlich auch aus der Nähe erforschen. „Marsnik 1“ war die erste Raumsonde, die zum roten Planeten aufbrach - doch die sowjetische Sonde schaffte es nicht einmal in die Erdumlaufbahn. Weitere Misserfolge folgten, bis 1964 die Nasa-Sonde „Mariner 4“ zum Mars aufbrach. Am 15. Juli 1965 flog die Raumsonde am Mars vorbei und schickte die ersten 22 Nahaufnahmen des Planeten zur Erde.

1971 landete mit „Mars 3“ (Sowjetunion) die erste Raumsonde weich auf dem Mars - der Funkkontakt brach jedoch 20 Sekunden später ab. 1976 gelang es „Viking 1“ als erster US-Sonde, weich auf dem Mars zu landen.

Warum eine Landung auf dem Mars schwierig ist

Weiche Landungen auf dem Mars sind eine große Herausforderung - bis heute. Das zeigen auch die zahlreichen fehlgeschlagenen Versuche: Nur etwa 40 Prozent aller bisher zum Mars gestarteten Missionen waren erfolgreich. Gleich zwei Aspekte machen die weiche Landung auf dem Mars kompliziert:

  • niedriger atmosphärischer Druck auf dem Mars
  • große Entfernung zwischen Mars und Erde

Der niedrige atmosphärische Druck auf dem Mars führt dazu, dass Raumsonden sehr schnell zu Boden fallen und in kürzester Zeit sehr stark abgebremst werden müssen. Diese komplizierte Aufgabe muss bewältigt werden, ohne dass die Raumsonde von der Erde gesteuert wird. Die Entfernung zwischen Erde und Mars ist so groß, dass die Kommunikation zwischen Raumsonde und Kontrollzentrum nicht in Echtzeit stattfinden kann. Die Raumsonde führt die Landung auf dem Mars autonom durch - und die Experten auf der Erde können nur hoffen, dass alles gelingt.

Gescheiterte Mars-Missionen

Viel zu oft scheitern Missionen zum Mars jedoch. Zuletzt ist ein Teil der „ExoMars“-Mission, eine Kooperation zwischen europäischer Weltraumorganisation Esa und der russischen Roskosmos schiefgegangen: Mit „Schiaparelli“ sollte 2016 erstmals eine europäische Mars-Landung gelingen - doch der Versuch missglückte. Zuvor scheiterten zahlreiche weitere Missionen, unter anderem der britische Mars-Lander „Beagle 2“, die russische Mission „Fobos-Grunt“ oder auch der „Mars Polar Lander“ der Nasa.

Marathon auf dem Mars: Die Rover „Spirit“ und „Opportunity“

Es gibt jedoch auch Mars-Missionen, die ihr Ziel nicht nur erreichen, sondern sogar übererfüllen. Bestes Beispiel dafür sind die Zwillings-Rover „Spirit“ und „Opportunity“ der Nasa, die im Januar 2004 auf dem roten Planeten landeten. Eigentlich sollten die beiden Rover nur 90 Mars-Tage lang den Planeten erforschen, doch „Spirit“ rollte bis 2010 über den Mars, „Opportunity“ schaffte es sogar bis 2018.

Schon während ihrer ersten 90 Tage auf dem Mars konnten die beiden Rover nachweisen, dass es auf dem Planeten einst Wasser gegeben haben muss. Bereits sechs Wochen nach der Landung des Rovers konnte die Nasa Erfolge vermelden - da hatte sich „Opportunity“ noch gar nicht von seiner Landestelle entfernt.

Der letzte aktive Mars-Rover: „Curiosity“

Im Sommer 2012 ist „Curiosity“ auf dem Mars gelandet. Der Nasa-Rover ist seit dem Ende von „Opportunity“ im Jahr 2018 der letzte verbliebene aktive Rover auf dem Mars. Doch er soll schon bald Unterstützung bekommen: Die Nasa plant, 2020 den Mars-Rover „Perseverance“, der lange Zeit unter dem Namen „Mars 2020“-Rover bekannt war, zum roten Planeten zu schicken (mehr dazu weiter unten in diesem Artikel).

Der Mars-Rover „Curiosity“ der US-Raumfahrtorganisation Nasa erforscht den roten Planeten.

„InSight“ erforscht Magnetfelder und Erdbeben auf dem Mars

Der Nasa-Lander „InSight“ (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) ist im November 2018 auf dem Mars gelandet. Er erforscht den roten Planeten unter anderem mit einem Seismometer und einer Wärmeflusssonde. So soll die frühe geologische Entwicklung des Mars erforscht werden - was wiederum Hinweise geben soll auf die Entstehung der anderen erdähnlichen Planeten im Sonnensystem (Merkur, Venus und Erde).

Mehrere Orbiter umkreisen den Mars

Der Mars wird aus allen Winkeln erforscht - nicht nur auf seiner Oberfläche wird geforscht und untersucht, sondern auch in seiner Umlaufbahn. Gleich mehrere Orbiter umkreisen den Mars derzeit und untersuchen die unterschiedlichsten Aspekte:

  • „2001 Mars Odyssey“ (Nasa): Umkreist den Mars seit Oktober 2001
  • „Mars Express“ (Esa): Umkreist den Mars seit Dezember 2003
  • „Mars Reconnaissance Orbiter“ (Nasa): Umkreist den Mars seit März 2006
  • „Mars Orbiter Mission/Mangalyaan“ (Isro, Indien): Umkreist den Mars seit September 2014
  • „MAVEN“ (Nasa): Umkreist den Marsk seit September 2014
  • „ExoMars Trace Gas Orbiter“ (Esa/Roskosmos): Umkreist den Mars seit Oktober 2016

Alle 26 Monate gibt es ein gutes Transferfenster für den Flug zum Mars

Der Mars ist von der Erde weit entfernt - im Schnitt 228 Millionen Kilometer. Um den Planeten trotzdem in relativ kurzer Zeit und mit einer vertretbaren Menge Treibstoff erreichen zu können, nutzt die Raumfahrt günstige Gelegenheiten, wenn sie sich ergeben. Etwa alle 26 Monate ist es soweit: Dann kann eine Rakete, die von der Erde startet, die Bewegungen im Sonnensystem nutzen, um schneller und günstiger zum Mars zu fliegen.

Durch die Orbitaldynamiken (Erde und Mars umkreisen die Sonne auf ihren jeweiligen Umlaufbahnen) ist die Route zum Mars etwa alle 26 Monate perfekt. Das wird von zahlreichen Raumfahrtorganisationen genutzt. Die effizienteste Route zum Mars wird „Hohmann-Transferfenster“ genannt. Das nächste günstige Transferfenster zum Mars öffnet sich vom 17. Juli bis 5. August 2020. Derzeit stehen drei Missionen fest, die das günstige Zeitfenster nutzen wollen:

  • „Perseverance“: Mars-Rover und Helikopter der US-Raumfahrtorganisation Nasa
  • „Hope“: Mars-Lander der Vereinigten Arabischen Emirate
  • „Tianwen-1“: Mars-Orbiter, Mars-Lander und Mars-Rover aus China

Der nächste Teil der europäisch-russischen Kooperation „ExoMars“, der Mars-Rover „Rosalind Franklin“ wurde dagegen weiter in die Zukunft verschoben.

Mission zum Mars: Nasa-Rover „Perseverance“ hat einen Hubschrauber dabei

Nach den großen Erfolgen mit den Mars-Rovern „Spirit“, „Opportunity“ und „Curiosity“ schickt die US-Raumfahrtorganisation Nasa erneut einen Rover zum Mars. „Perseverance“ heißt der Rover mittlerweile, lange trug er den Namen „Mars 2020“-Rover. „Perseverance“ basiert auf „Curiosity“ und soll unter anderem nach Hinweisen auf früheres mikrobielles Leben unter der Oberfläche der Erde suchen.

Ein besonders interessanter Aspekt der Mission von „Perseverance“: Der Rover soll Proben so vorbereiten, dass künftige Missionen sie zur Erde zurückbringen können. Außerdem soll der Mars-Rover eine Technik testen, die für mögliche bemannte Flüge zum Mars relevant werden dürfte: Der Rover soll Sauerstoff aus der Mars-Atmosphäre gewinnen.

Außerdem hat der Mars-Rover eine kleine Hubschrauber-Drohne dabei, genannt „Ingenuity“. Es handelt sich dabei ebenfalls um einen Technologietest: Sind Flüge auf dem Mars möglich?

Mission zum Mars: China schickt Orbiter, Lander und Rover „Tianwen-1“

Die USA haben bereits einige Erfahrung mit dem Mars gesammelt, für China ist der rote Planet dagegen Neuland. Das soll sich ändern: Die Nation, die bei der Erforschung des Monds bereits viel Erfahrung gesammelt hat, schickt gleich eine Dreifach-Mission zum Mars: „Tianwen-1“ („Himmelsfrage 1“) ist eine Kombination aus einem Mars-Orbiter, einem Landegerät und einem Mars-Rover. Die Mission soll vor allem dazu dienen, Technologien zu erproben. Die Ziele sind sehr grundlegend: den Abstieg und die schwierige Landung auf dem Mars meistern, außerdem soll der autonome Betrieb von Rover und Lander auf dem Mars getestet werden.

Vereinigte Arabische Emirate schicken Mission „Hope“ zum Mars

Noch weniger Erfahrung als China hat der Dritte im Bunde: Die Vereinigten Arabischen Emirate wollen die Raumsonde „al-Amal“ („Hope“, also „Hoffnung“) zum Mars schicken. „Hope“ wäre die erste Mars-Mission eines westasiatischen Landes und eines Lande mit einer muslimischen oder arabischen Bevölkerungsmehrheit. Die Aufgabe, die die Mars-Sonde erfüllen soll, ist verhältnismäßig einfach: Sie soll das tägliche Wetter und die Klimazyklen auf dem Mars untersuchen und ein Auge auf Wetterereignisse in der niedrigen Mars-Atmosphäre.

Der größte Erfolg für die Vereinigten Arabischen Emirate dürfte es sein, die Sonde tatsächlich auf dem roten Planeten zu landen. „Hope“ soll „eine Nachricht des Optimismus an Millionen junge Araber schicken“, hat Scheich Mohammed bin Rashid Al Maktum, der Premierminister der VAE bei der Vorstellung des Namens betont. An der Mission beteiligt ist ein Team emiratischer Ingenieure gemeinsam mit ausländischen Forschungsinstituten.

Warum der Mars für die Forschung so interessant ist

Bleibt noch eine Frage: Warum der Mars? Warum hat es ausgerechnet der rote Planet den Forschern von der Erde angetan? Das hat mehrere Gründe: Es gibt Hinweise, dass der Mars einst wärmer war. Er hatte wohl eine dickere Atmosphäre sowie flüssiges Wasser an seiner Oberfläche. Möglicherweise existierte auf dem Mars sogar Leben. Darauf fokussieren sich viele der Missionen, die zum roten Planeten aufbrechen: Gab es Leben auf dem Mars oder gibt es das vielleicht sogar heute noch?

Die Forscher interessiert unter anderem auch, wie der Mars seine Atmosphäre und sein Wasser verlor - könnte das der Erde auch passieren? Außerdem ist der Mars (nach der Erde) der Planet, auf dem Menschen am ehesten Leben 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 Solarpanelen 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 Bestrebungen, den roten Planeten zu besiedeln. Beispielsweise steckt diese Vision hinter der Gründung des privaten Raumfahrtunternehmens SpaceX durch Elon Musk. Doch bis dahin ist es noch ein weiter Weg.

  • Weitere
    schließen

Das könnte Sie auch interessieren

Kommentare