Referat Mars - Die ersten Beobachtungen

Mars

Der einzige rote Planet unseres Sonnensystems ist der Mars, der vierte in der Reihenfolge von der Sonne aus gesehen. Die Entdeckung des Mars ist ohne Zweifel prähistorisch. Früheste bekannte Berichte über den Planeten stammen aus Agypten und China. Seinen heutigen Namen bekam er aber erst zu späterer Zeit, durch die Zuordnung seiner Rotfärbung zum Kriegsgott Ares aus der griechischen bzw. römischen Mythologie.

Die ersten Beobachtungen

Damals als die ersten Astronomen mit primitiven Teleskopen den Mars beobachteten, glaubten sie das es sich bei  den dunkel gefärbten stellen des Marses, um Meere handelte. Im Aquatorbereich soll der Auf- und Abbau der Vegetation während den Jahreszeiten beobachtet worden sein. So auch der Astronom Lowell, der Kanäle, die sich um den ganzen Planeten erstrecken, entdeckt haben will, die nach seiner Meinung künstlich angelegt wurden, um die Wüstenregionen des Marses zu bewässern. All diese Theorien erwiesen sich mit der Zeit als falsch, da sie sich oft als Optische Täuschungen herausstellten. Dennoch wurden auch vollkommen Richtige Ergebnisse vom Mars geliefert.

So wurden zum Beispiel die immer wieder auftretenden Sandstürme auf dem Roten Planeten entdeckt. Das wachsen und schrumpfen der Polkapen beobachtet, und somit die Jahreszeiten auf dem Mars nachgewiesen. Die Umlaufzeit und Achsenneigung sowie andere Merkmale des Planeten berechnet. Selbst die kleinen Monde des Mars wurden schon damals entdeckt.

Die Natürlichen Satelliten des Mars

Der Rote Planet besitzt im Gegensatz zur Erde zwei Monde. Es sind Phobos und Demos welche erst im Jahr 1877 von Asaph Hall entdeckt wurden.

Phobos ist ein unregelmäßig geformter Himmelskörper mit einem Maximalen Durchmesser von nur 27 km. Seine Oberfläche ist kratherreich wie Raumfahrtaufnahmen zeigten. Phobos bewegt sich in einer Entfernung von weniger als 6000 km um den Mars. Das ist vergleichsweise zu unserem Erdtrabanten der in einer Entfernung von 384400 km unseren Planeten umkreist, sehr nah. Für die Umkreisung des Mars, benötigt Phobos lediglich 7 Stunden und 39 Minuten. Als Lichtquelle wäre Phobos in der Nacht völlig ungeeignet. Vom Mars aus gesehen hätte er einen Durchmesser von ca. der Hälfte unseres Mondes auf der Erde, und würde weniger Licht reflektieren, als es die Venus für uns. Zudem besitzt Phobos keinen stabilen Orbit, was zur folge hat, das er sich Jahr für Jahr, 18 Meter auf dem Mars zubewegt, so daß er voraussichtlich in 40 Millionen Jahren auf dem Mars aufprallen wird.

Deimos, der zweite Mond des Marses ist mit 21000 km wesentlich weiter vom Mars entfernt als Phobos. Zudem ist er mit einem Maximalen Durchmesser von 15 km sogar noch kleiner als Phobos. Mit bloßen Auge wäre Deimos vom Mars aus gesehen kaum zu erkennen.

Phobos und Deimos unterscheiden sich von unserem Massiven Mond gewaltig. Wahrscheinlich handelt es sich um ehemalige Asteroiden, die vor langer Zeit vom Mars eingefangen wurden. Diese Annahme wird von der Tatsache gestützt, daß die ersten aus der nähe herausphotographierten Ateroiden (Gaspar und Ida) den Marsmonden von Größe und aussehen glichen.

Alles in allen handelt es sich bei Phobos und Deimos um interessante kleinplaneten, und eines Tages werden sie zweifelsohne wichtige Rohstoff Lieferanten für Raumstationen sein.

Die ersten Sonden besuchen den Mars

Bis zum Zeitalter der Raumfahrt änderte sich das Bild vom Mars gewaltig. Die erste Sonde die zum Mars aufbrechen sollte wurde von den Sowjets gebaut und trug den Namen Mars 1. Mars 1 stellte sich jedoch als ein Fehlschlag dar, da der Kontakt nach einigen Millionen km verloren ging. Den ersten Vorbeiflug gelang der Amerikanischen Raumsonde Mariner 4. Mariner 4 umflog den Mars am 14. Juli 1965 in einer Entfernung von 9800 km. Sie hatte Sensoren und Kameras an Bord, welche nur 21 Bilder zur Erde übermittelte. 21 Aufnahmen die eher eine Kratherreiche Landschaft, und nicht wie angenommen eine sanfte glatte Oberfläche zeigte.

Mariner 9, die erfolgreichste der Mariner Sonden, Kathographierte 11 Monate lang größtenteils die gesamte Oberfläche des Marses.

Mariner 9 hat viele alte Theorien über den Mars umgeworfen. Mars ist kleiner als die Erde, besitzt aber Jahreszeiten. Sie ähneln denen auf der Erde, da sowohl die Achsenneigung als auch die Tageslänge in der entsprechenden Größenordnung der Marstage vorliegen, nur etwa 30 Minuten  länger. Ein Marsjahr hat 668 Sols oder Marstage.

Die Umlaufbahn verläuft entschieden exzentrisch, so das der Abstand zwischen der Sonne von 207 bis 249 Millionen km schwankt, welches einen direkten Einfluß auf das Klima des Planeten hat. Es wurde ebenfalls der bisher gewaltigste Sandsturm aus der nähe beobachtet. Dieser Sandsturm war so gewaltig, das er nahezu 1/3 des gesamten Planeten, in wenigen Tagen mit Staub völlig einnebelte. Ein ähnliches Ergebnis wurde 1911 1924 1956 und 1973 wahrgenommen. Anscheinend treten sie vorwiegend dann auf, wenn Mars nahe der Perihelopposition ist, also seinen kleinsten Abstand von Erde und Sonne erreicht hat.

Der Rote Planet besitzt wie auch unsere Erde Polkapen, die nicht aus dem selben Eis bestehen, wie die auf der Erde, sondern eine Jahreszeitlich bedingte obere Kappe aus gefrorenem Kohlendioxid, unter der sich eine Permanente Eiskappe befindet, welche auf gefrorenem Wasser besteht.

Die Viking Sonden

Die erfolgreichste Marsexpedition stellten die zwei Vikings dar, welche am 20 August 1975 gestartet und im darauffolgenden Juni in eine stabile Umlaufbahn um den Mars gebracht wurden. Die Viking 1 und Viking 2 bestanden aus jeweils einem Orbiter und einem Landemodul. Dabei setzten die Orbiter das Kartenerstellungsprogramm von Mariner 9 fort.

Noch am selben Tag wurde das Landemodul von Viking 1 Automatisch abgetrennt und teils mit Hilfe von Bremmsfallschirmen (sogar in der Dünnen Atmosphäre sinnvoll), und von Bremmsraketen sanft gelandet. Die ersten Bilder zeigten eine schwarz weiß 360° Panorama Aufnahme. Einige Minuten später wurde das erste Farbbild vom Mars vom Landemodul zum Orbiter und dann zur Erde übertragen. Es zeigte eine endlos scheinende Wüste aus Sand und Gröl, sowie einen rotgefärbten Himmel, der wie wir heute wissen, aus Eisenoxidhaltige Staubteilchen besteht. 6 Wochenspäter kam auch Viking 2 an. Während die Landemodule das Terrain erforschten, schossen die Orbiter weiter Bilder vom Mars.

Beim späteren auswerten der Bilder stellte sich heraus, das der bisher schon bekannte Vulkan Olympus Mons viel gewaltigere Ausmaße besaß, als man zuvor angenommen hatte. Olympus Mons ist 26 km hoch, und hat einen Durchmesser von 600 km, so das Olympus Mons mit recht als größter Vulkan des Sonnensystems angesehen werden muß. Im Vergleich dazu ist das irdischen Gegenstück der Mount Everest mit ca. 9 km Höhe lachhaft. Die drei anderen großen Vulkane des Marses (Arsia, Pavonis und Ascraeus) liegen interesanterweise parallel zu Olympus Mons, so das der Schluß gezogen werden kann, das der Planet damals einem schweren kosmischen Bombardemar ausgesetzt war, vergleichbar mit den Einschlägen des Kometen Shomäker Levi 9 vor zirka drei Jahren auf dem Jupiter, welche diese Gigantischen Vulkane auf dem Mars schufen. Mars besitzt 800 fach schwächeres Magnetfeld, da er entweder keinen Eisenkern besitzt oder dieser schon dermaßen abgekühlt ist. Dies erklärt auch, warum keinerlei Tektonische Aktivitäten gemessen wurden. Interessanter weise sind die Magnetfelder in der Umgebung von Olympus Mons besonders stark.

Noch erstaunlicher vielleicht als die Vulkane sind die ausgedehnten Canyons des Marses, die mit einer Länge von rund 4000 km nahe dem Marsäquator verlaufen und Tiefen von gut 6 km erreichen. Die Canyons sind 10 bis 20 km breit und vermutlich das Ergebnis tektonischer Verwerfungen und anderer komplexer geologischer Prozesse. Das größte Canyonsystem auf dem Mars ist Noctis Labyrintus. Es ist so lang und tief und weit verzweigt, so daß der Grand Cannyon von Arizona bereits in einen seiner Nebenarme verschwinden würde.

Bei der immer noch andauernden Auswertung von Fotos der Mariner- und Viking-Missionen fanden amerikanische Geologen deutliche Anzeichen dafür, daß es auf dem Mars in frühen Phasen seiner Geschichte größere Mengen flüssiges Wasser gegeben haben muß. Im Bereich ausgedehnter Marsebenen entdeckten sie Oberflächenformen und Sedimentmuster, wie sie nur durch fließendes Wasser entstehen konnten. Hier und dort findet man Inseln und es existieren überzeugende Beweise für Flutartige Überschwemmungen, so daß der Mars in der Vergangenheit ein wärmeres Klima und eine dichtere Atmosphäre gehabt haben mußte als heute. Demnach wäre vor mehr als drei Milliarden Jahren auch auf dem Nachbarplaneten Mars eine wichtige Vorbedingung für die Entwicklung einfacher Lebensformen erfüllt gewesen.

Welch einen Schrecken, muß wohl dem Bildauswerter widerfahren sein, als er die Aufnahmen der südlichen Cydonia Region des roten Planeten genauer untersuchte. Die Bilder zeigten ein Menschen ähnliches Gesicht. War das das entscheidende Puzzle Stück zum endgültigen Beweis, das es Leben auf dem Mars zumindestens einmal gab ? Die einen stempelten es als Lichtspiel von Licht und Schatten auf einem Felsbrocken ab, andere meinten es seien Bauwerke einer alten hochentwickelten außerirdischen Zivilisation. Einige waren sogar der Überzeugung, mit ihren Berechnungen 'Augäpfel' in den Schattenregionen nachweisen zu können.

Die Landemodule der Viking Sonden

Weniger spektakuläre Ergebnisse lieferten die Landemodule der Viking Sonden. Die Temperatur war sehr niedrig und erreichte ein Maximum von -31°C gegen Mittag und ein Minimum von -86°C direkt nach Sonnenuntergang. Interessant ist es zu erfahren, das zum Sonnenuntergang der Himel des Marses sich Blau färbt. Es stellte sich auch heraus, das die Atmosphäre dünner war als erwartet. Der Druck belief sich auf etwa 10 mil. bar war wir als einrecht gutes Vakuum ansehen würden.

Die Hauptaufgabe der Landemodule bestand darin, Leben auf dem Mars aufzuspüren. Die ersten Analysen des Oberflächenmaterials mit Hilfe eines Röntgenfluronzenzspektrometers von Viking 1 ergab folgende werte. 16% Eisen, 3-8% Sillicium, 3-8% Calcium, 2-7% Aluminium, 0,25-1,5% Titan. Die Atmosphäre bestand aus 95 % Kohlendioxid, 2,7 % Stickstoff, 1,6 % Arbon und 0,15 % Sauerstoff sowie kleinere Mengen an Kohlenmonoxid, Krypton und Xenon sowie Wasserdampf. An der Landestelle von Viking 2 waren die Resultate nicht viel anders. Auffällig war nur der relativ hohe Schwefelgehalt von 2.5%. Experimente zum Nachweis von Photosyntese oder Stoffwechsel lieferten zwar Resultate, jedoch konnte man dies auf den chemisch reaktionsfreudigen Boden zurückführen. Die Viking Sonden funkten noch ganze 5 Jahre Klimadaten zur Erde, bis sie 1981 ihren Geist aufgaben.

Hubble liefert neue Erkenntnisse

Seit die Viking Sonden schweigen, hat ein Temperatursturz auf dem Mars stattgefunden. Global um 20°C. Die Atmosphäre ist klarer als zuvor, wie man durch Beobachtungen des Marese mit dem Hubble Weltraum Teleskop feststellen konnte. Auslöser dieses Klimawechsels dürfte die deutlich zurückgegangenen Staubsturmaktivitäten sein. Allein im ersten Jahr der Viking Besuche war es zu zwei schweren Stürmen gekommen. Kleine Staubteilchen blieben länger in der Atmosphäre als üblich. Von der Sonne aufgeheizt erwärmte sich der Planet immer mehr. Die Viking Sonden lernten den Mars nur in dieser staubigen Situation kennen. Jetzt ist die Atmosphäre transparenter geworden, aber auch wolkiger als in früheren Jahren: Der Wasserdampf ist zu eiskristallen gefroren, der Planet insgesamt kühler und noch trockener geworden. Da Viking nur wenige Wolken nachweisen konnte, galten sie seinerzeit als unbedeutend - nun aber entpuppen sei sich als wichtige Transporteure für Wasser zwischen den Nord und Südpolen im Laufe eines Marsjahrs. Die Jahreszeitlichen Windströmungen sind es wiederum, die den Staubauf der Marsoberfläche umverteilen, wobei sich die dunklen stellen verschieben. Ebenfalls wurde eine sich ständig ausbreitende Ozonschicht durch Hubbles Instrumente nachgewiesen. Diese Ozonschicht ist aber so schwach, das sie so gut wie keinen Schutz für irgend eine Lebensform geben würde. Ein riesiger Zyklon macht am 21.05.1999 die Gegend um den Nordpol des Mars unsicher.

Fast viermal größer als der US-Bundesstaat Texas wütet der Supersturm auf dem roten Planeten.

Das Weltraumteleskop Hubble schickte die faszinierende Aufnahmen zur Erde.

Nach Meinung der Wissenschaftler besteht der Sturm mehr aus Wasser-Eis wie in Sturm-Sytemen auf der Erde als aus für Stürme auf dem Mars typische Staubteilchen. Der Sturm ist ähnlich dem sogenannten 'Spiral-Sturm' der schon vor mehr als 20 Jahren von der Viking Sonde beobachtet wurde, allerdings drei mal so groß.

Es bestand aus mindestens drei, wenn nicht sogar mehr Wolkenbändern die sich gegen den Uhrzeigersinn um sein 'Auge' drehten. Er entstand mitten in der Sommer-Zeit der nördlichen Hemisphere des Mars, nachdem die Kohlendioxid-Polkappen des Mars geschmolzen waren und nur noch das darunter liegende gefrorene Wasser zu sehen war.

Auch die von Viking beobachteten Stürme entstanden zur Sommerzeit auf der nordlichen Hemisphere des Planeten. Dennoch glauben die Forscher, daß dieser Typ von 'Cyclon' wegen einer einzigartigen Wetterkonstellation entstehen konnte, da er doch untypisch für den Mars sei.

PATHFINDER

Am 4 Juli 1997 landete erstmals seit 22 Jahren wieder ein von Menschen gebaute Gerät auf dem roten Planeten.  Es ist die Rede von Pathfinder und des Marsrovers Sojourner. Kurz vor der Landung auf dem Gebiet Ares Vallis bliesen sich viele Airbag ähnliche Luftkissen auf, die die Sonde vor dem Aufprall schützte. Hierbei stellte sich heraus, daß die Wissenschaftler auf der Erde den falschen Luftdruck als basis ihrer Berechnungen verwendeten, denn die Sonde sprang nach dem ersten Aufprall 1,7 mal höher als vorgesehen. Die Angst einiger Techniker, die Airbags könnten sich an scharfkantigen Steine aufschneiden, wurde durch den Einsatz von Ceflargewebe beschwichtigt.

Nachdem sich Pathfinder ähnlich einer Blume entfaltete, konnte auch gleich das 63 cm lange und 16kg schwere Marsmobiel mit einer Geschwindigkeit von 0,4 m pro Minute seine Arbeit aufnehmen

Bestückt mit einem Röntgen Spectrometer aus Deutschland machte sich das Marsmobiel auf erkundungsfahrt, um felsbrocken in ihrer Chemie zu analysieren. Das erste zu untersuchede Gestein war der Felsbrocken "Barnacle Bill". Nach den ersten erstaunlichen Ergebnissen des Röntenspetrometers sollte sich Sojourner auf den Weg zu "Yogi" machen. Eine wohl zu weit berechnete Fahrstrecke des Sojourners, bringt den in der Weltraumgeschichte ersten interplanetaren Verkehrsunfall. Der Sojourner kollidiert mit "Yogi", wird dabei aber nicht beschädigt. Wie die Spezialisten der NASA witzeln sind "Yogi" und der Sojourner wohl auf. Bei der nun folgenden Gesteinsuntersuchung ergibt sich zur Überraschung aller, daß er sich in seiner chemischen Zusammensetzung grundlegend von "Barnacle Bill" unterscheidet. Jedoch hätte die NASA einen Fahrer auf der Erde für den Rover ausbilden sollen, denn man hatte den Eindruck, daß im Mission Control Center in Passadene USA das Motto "Fahr nach links. Nein das andere links!!" galt, denn der Rover mußte manche akrobatische Einlage machen, bis er an der von den Wissenschaftlern ausgewiesenen Stelle war.

Gespeist von Sonnenkolektoren sollte die Sondeb nicht wie gedacht max eine Woche funktionieren, sondern exakt 4 Monate.

Pathfinder und Sojourner sind nur der anfang einer ganzen Sondenarmarda.Welche alle 2 Jahre den Mars besuchen werden. Jüngstes Beispiel ist der Satelit global Sojourner

Global surveyor

Gut zwei Monate nach Pathfinders sicherer Landung im Ares Vallis trat am 12. September 1997 die Marssonde Mars Global surveyor in eine Bahn um den roten Planeten ein. Aufgabe der Sonde ist es, die gesamte Oberfläche des Marses zu kartegraphiren. Das erstellen eines Höhenprofiles der Oberfläche. Die Untersuchung des Magnetfeldes und der messung verschiedener atmosphärischen Parametern. Ein großes Rätsel konnte Global Surveyor am 6. Aprill 1998 lösen. Das sogenannte Marsgesicht in der Cydonia Region des Roten Planeten ist wirklich nur ein kleines Gebirge, eine klassische Erosionsstruktur, wie es auf dem Mars so viele gibt. Der prägnante Eindruck eines Gesichts auf den Aufnahmen der Viking Orbiter aus den 70er Hahren war nur duch eine unglückliche Kombination von geringer Auflösung und einem Sonnensstand, der eine hoch symetrische Struktur vorgaukelte, zustandegekommen. Die Symetrie war immer das wichtigste Argument für eine künstliche Struktur gewesen, erbaut von wem auch immer. Inzwischen Erforscht Global Surveyor aus dem Orbit aus den Mars. Erste vorbereitungen für eine zukünftige bemante mission ?

REISE ZUM MARS

Ohne Frage wäre ein Geologe im vergangenen Jahr mit einem Hammer im Are Valis unterwegs gewesen, hätte er in einer halben Stunde mehr erfahren als zwei Dutzend Wissenschaftler auf der Erde in 4 Monaten mit Pathfinder und Sojourner. Die Reise zum Mars wäre eine Langzeit Mission, mit heutiger Technologie im besten fall 7 Monate für den Hinflug, etwa 1 Jahr Aufenthalt 7 Monate Rückflug. Diese lange Zeit macht solch eine Mission schwirig. Es müsten wege gefunden werden, das Nahrungsproblem zu lösen. Soziale und Psychische Konflikte ausgelöst durch beengtheit und der aufkommenden Monotonie würden eine bemannte Mission noch weiter gefährden. Aus diesem Grunde würde auch ein ausgebildeter Psychologe mit auf die Reise geschickt. Auch ein Arzt sollte die Mission begleiten. Überdies müßte ein enorm großes Lager an Ersatzteilen, Medikamenten, Nahrung, Wasser und weiterer lebenswichtiger Güter mit transportiert werden. Dies würden einen noch höheren Treibstoffbedarf einbringen. Doch auch die kossmische Strahlung sollte nicht unterschätzt werden. eine Umfrage der NASA ergab, daß sich von 76 Astronauten nur 2 freiwillig für die Mission melden.

Terraforming

Bei der Idee des Terraforming  geht es um die radikale Umkehrung, aus einem öden, leblosen Planeten, eine für Menschen bewohnbare Biosphäre zu schaffen. Das selbe gilt auch für den Mars, denn hier ist noch eine wahre Herausforderung für den Menschen.

Für den Mars sprechen, daß er am Rande der Biosphären Zone unseres Sonnensystems liegt. Zwar sind seine extremen Temperaturschwankungen und seine CO² haltige Atmosphäre nicht sehr lebensfreundlich, doch die Möglichkeit ist gegeben.

Die Pläne zur Eroberung des roten Planeten lauten:

Um eine O² haltige Atmosphäre zu erhalten, bedarf es der Spaltung des CO². So entsteht zum einen reiner Sauerstoff, zum anderen läßt sich aus dem abgespaltenen Kohlenstoff in Verbindung mit Wasserstoff reines Methan erzeugen, welches sich als Primärer Treibstoff einsetzen läßt. Nun wäre eine von 3 Bedingungen erfüllt.

Als nächstes werden große Mengen FCKW- Gases in die Atmosphäre eingebracht. Dies erzeugt einen Treibhauseffekt, welcher die Temperatur auf ein lebensfähiges Niveau bringt.

Als letztes werden die unterirdische Gletscher aufgetaut. So werden die Ozeane des Marses wieder gefüllt. Durch die teilweise Verdunstung des Wassers, entstehen die ersten Regenwolken. Pflanzen, welche von der Erde mitgebracht werden, begrünen schon bald den Planeten.

Leider hat auch die Kolonisierung des Marses seine Schattenseiten. So ist durch seine geringere Anziehungskraft das Wachstum des Menschen beeinflußt. Doch auch die Zeit, die es benötigt die Atmosphäre zu erwärmen, die Gletscher zu schmelzen und die Sauerstoffversorgung zu gewährleisten, ist nicht zu unterschätzen.

Gibt es, oder gab es Leben auf dem Mars ?

Diese Frage beschäftigte die Menschheit seit je und je !

Die ersten Anregungen Marsbewohnern ein Zeichen zu geben stammt von dem berühmten Mathematiker Gaus, welcher im Jahr 1802 vorschlug, große geometrische Figuren in der sibirischen Tundra anzulegen. 1819 äußerte Littrow die Idee, Feuer in der Sahara als Signale zu entzünden. Einen noch kurioseren Vorschlag veröffentlichte 1874 der Franzose Charles Cross. Er wollte mit einem gigantischen Brennglas die Sonnenstrahlen so bündeln, so das der Brennpunkt auf dehn Marsboden gerichtet ist. Durch das Schwenken des Brennglases sollte es möglich sein, Botschaften in den Marsboden einzubrennen.

So auch am 17. Dezember 1900, wurde der nach seinem Stifter benannte Guzman Preis ins leben gerufen. Es wurden 100 000 Francs Belohnung ausgesetzt für denjenigen der Kontakt mit Außerirdischen fremder Planeten herstellen konnte, dabei wurde der Mars ausdrücklich ausgeschlossen, da dies angeblich zu leicht gewesen währe.

Durch den Meterioten Fund in der Antarktis. Dieses Gestein soll sich angeblcih vor Millionen von Jahren vom Mars durch eine Kollision eines anderen Himmelskörpers gelöst haben. Nähre untersuchungen des gesteins ergaben microskopisch kleine wurmartige Organismen. Es ist sehr wahrscheinlich das dieser Meteroit vom Mars abstant, da er die Merkmale des Marsgesteins besitzt. Jedoch stellt sich die frage ob es wirklich die umrisse von Primitiven Bakterien oder es sich wie jüngst von Prof. Serha geäuserte Theory das es sich hier um ähnlich geformte Kristalle handelt, die durch die extreme Hitze bei eintritt in die Erdatmosphäre solche bizaren formationen annahmen.