Atmosphärendruck auf dem Mars. Allgemeine Informationen zur Atmosphäre des Mars
mathematische Modellierung und verglich die Ergebnisse mit der Zusammensetzung der alten Marsatmosphäre, die in einem alten Meteoriten eingeschlossen war. Sie kamen zu dem Schluss, dass es vor 4 Milliarden Jahren eine dichte Atmosphäre gab, deren Oberflächendruck 0,5 bar (50.000 Pa) überstieg.
Dies deutet darauf hin, dass der Prozess des Verschwindens der Marsatmosphäre höchstwahrscheinlich durch den Sonnenwind verursacht wurde. Er ist dafür verantwortlich, den Mars in die kalte Wüstenwelt zu verwandeln, wie wir sie heute kennen.
Bei der Untersuchung von Daten, die im Rahmen von Forschungsexpeditionen zum Roten Planeten gewonnen wurden, schlugen Wissenschaftler vor, dass auf dem Mars einst ein warmes Klima herrschte, das die Existenz von Ozeanen auf seiner Oberfläche begünstigte. Dies erfordert eine dichte Atmosphäre mit einem ziemlich ausgeprägten Treibhauseffekt. Allerdings hat der moderne Mars eine dünne Atmosphäre mit einem Oberflächendruck von nur 0,006 bar. Dies führt dazu, dass das Klima auf dem Planeten derzeit im Vergleich zu sehr kalt ist. Es blieb ein großes Rätsel, wann und wie der Mars seine dichte Atmosphäre verlor.
Untersuchungsmethode
Der den Wissenschaftlern zur Verfügung stehende alte Meteorit enthält Partikel der alten Marsatmosphäre. Die Forscher simulierten die Veränderungsprozesse der Marsatmosphäre im Laufe ihrer Geschichte unter verschiedenen Bedingungen. Durch den Vergleich der Ergebnisse mit der Isotopenzusammensetzung des aus Meteoriten gewonnenen Gases berechneten die Forscher, wie dicht die Marsatmosphäre zu dem Zeitpunkt war, als das Gas im Meteoriten eingeschlossen wurde.
Überprüfung der Forschungsergebnisse
Das Forscherteam kam zu dem Schluss, dass der Mars vor etwa 4 Milliarden Jahren eine dichte Atmosphäre hatte. Der Luftdruck an der Oberfläche des Planeten betrug zu diesem Zeitpunkt mindestens 0,5 bar und möglicherweise sogar mehr. Der Mars verfügte über ein eigenes Magnetfeld, verlor es jedoch vor etwa 4 Milliarden Jahren. Das Ergebnis der Studie zeigt, dass der Mars für die Transformation von einer warmen, feuchten Welt zu einer kalten Wüstenwelt verantwortlich ist, die begann, die Atmosphäre des Planeten zu zerstören.
Forschungsaussichten
Die NASA-Raumsonde MAVEN befindet sich im Orbit um den Mars und erforscht weiterhin die Prozesse, die die Atmosphäre des Roten Planeten zerstört haben. Die Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) plant, diese Prozesse weiterhin mit der Raumsonde Martian Moons eXploration (MMX) zu beobachten. Diese Missionen werden erklären können, wie die in diesem Artikel vorhergesagte dichte Atmosphäre des alten Mars im Laufe der Zeit verloren ging.
Der Mars ist der vierte Planet von der Sonne und der letzte der terrestrischen Planeten. Wie die übrigen Planeten im Sonnensystem (die Erde nicht mitgerechnet) ist er nach der mythologischen Figur benannt – dem römischen Kriegsgott. Zusätzlich zu seinem offiziellen Namen wird der Mars aufgrund der bräunlich-roten Farbe seiner Oberfläche manchmal auch „Roter Planet“ genannt. Damit ist der Mars nach ihm der zweitkleinste Planet im Sonnensystem.
Fast das gesamte 19. Jahrhundert lang glaubte man, dass Leben auf dem Mars existierte. Der Grund für diesen Glauben ist teils Irrtum, teils menschliche Vorstellungskraft. Im Jahr 1877 gelang es dem Astronomen Giovanni Schiaparelli, scheinbar gerade Linien auf der Marsoberfläche zu beobachten. Wie andere Astronomen ging er, als er diese Streifen bemerkte, davon aus, dass diese Direktheit mit der Existenz intelligenten Lebens auf dem Planeten zusammenhängt. Eine damals verbreitete Theorie über die Natur dieser Leitungen besagte, dass es sich um Bewässerungskanäle handelte. Doch mit der Entwicklung leistungsfähigerer Teleskope im frühen 20. Jahrhundert konnten Astronomen die Marsoberfläche klarer sehen und feststellen, dass diese geraden Linien lediglich eine optische Täuschung waren. Dadurch blieben alle früheren Annahmen über das Leben auf dem Mars ohne Beweise.
Ein Großteil der im 20. Jahrhundert geschriebenen Science-Fiction war eine direkte Folge des Glaubens, dass Leben auf dem Mars existierte. Von kleinen grünen Männchen bis hin zu riesigen Eindringlingen mit Laserwaffen standen Marsianer im Mittelpunkt vieler Fernseh- und Radiosendungen, Comics, Filme und Romane.
Obwohl sich die Entdeckung des Marslebens im 18. Jahrhundert letztendlich als falsch herausstellte, blieb der Mars für wissenschaftliche Kreise der lebensfreundlichste Planet (die Erde nicht mitgerechnet) im Sonnensystem. Nachfolgende Planetenmissionen waren zweifellos der Suche nach zumindest einer Form von Leben auf dem Mars gewidmet. So führte eine in den 1970er Jahren durchgeführte Mission namens Viking Experimente auf Marsboden durch, in der Hoffnung, darin Mikroorganismen zu finden. Damals glaubte man, dass die Bildung von Verbindungen während Experimenten auf biologische Wirkstoffe zurückzuführen sein könnte. Später entdeckte man jedoch, dass Verbindungen chemischer Elemente auch ohne biologische Prozesse entstehen könnten.
Doch selbst diese Daten haben den Wissenschaftlern nicht die Hoffnung genommen. Da auf der Marsoberfläche keine Lebenszeichen gefunden wurden, vermuteten sie, dass unter der Oberfläche des Planeten alle notwendigen Bedingungen vorhanden sein könnten. Diese Version ist auch heute noch aktuell. Zumindest geht es bei Planetenmissionen der Gegenwart wie ExoMars und Mars Science darum, alle möglichen Optionen für die Existenz von Leben auf dem Mars in der Vergangenheit oder Gegenwart, auf der Oberfläche und darunter, zu testen.
Atmosphäre des Mars
Die Zusammensetzung der Marsatmosphäre ist der des Mars sehr ähnlich, einer der unwirtlichsten Atmosphären im gesamten Sonnensystem. Der Hauptbestandteil in beiden Umgebungen ist Kohlendioxid (95 % für den Mars, 97 % für die Venus), aber es gibt einen großen Unterschied: Auf dem Mars gibt es keinen Treibhauseffekt, sodass die Temperatur auf dem Planeten 20 °C nicht überschreitet Kontrast zu 480°C auf der Oberfläche der Venus. Dieser große Unterschied ist auf die unterschiedliche Dichte der Atmosphären dieser Planeten zurückzuführen. Bei vergleichbaren Dichten ist die Atmosphäre der Venus extrem dicht, während der Mars eine eher dünne Atmosphäre aufweist. Einfach ausgedrückt: Wenn die Atmosphäre des Mars dicker wäre, würde er der Venus ähneln.
Darüber hinaus verfügt der Mars über eine sehr dünne Atmosphäre – der atmosphärische Druck beträgt nur etwa 1 % des Drucks auf der Erde. Dies entspricht einem Druck von 35 Kilometern über der Erdoberfläche.
Eine der frühesten Richtungen bei der Erforschung der Marsatmosphäre ist ihr Einfluss auf das Vorhandensein von Wasser auf der Oberfläche. Trotz der Tatsache, dass die Polkappen festes Wasser enthalten und die Luft Wasserdampf enthält, der durch Frost und niedrigen Druck entsteht, deuten alle heutigen Untersuchungen darauf hin, dass die „schwache“ Atmosphäre des Mars die Existenz von flüssigem Wasser auf den Oberflächenplaneten nicht unterstützt.
Basierend auf den neuesten Daten von Marsmissionen sind Wissenschaftler jedoch zuversichtlich, dass flüssiges Wasser auf dem Mars existiert und sich einen Meter unter der Planetenoberfläche befindet.
Wasser auf dem Mars: Spekulation / wikipedia.org
Allerdings herrschen auf dem Mars trotz der dünnen Atmosphärenschicht Wetterbedingungen, die für terrestrische Verhältnisse durchaus akzeptabel sind. Die extremsten Formen dieses Wetters sind Winde, Staubstürme, Frost und Nebel. Als Folge dieser Wetteraktivität wurden in einigen Gebieten des Roten Planeten erhebliche Erosionserscheinungen beobachtet.
Ein weiterer interessanter Punkt der Marsatmosphäre ist, dass sie laut mehreren modernen wissenschaftlichen Studien in der fernen Vergangenheit dicht genug war, dass auf der Oberfläche des Planeten Ozeane aus flüssigem Wasser existierten. Den gleichen Studien zufolge hat sich die Atmosphäre des Mars jedoch dramatisch verändert. Die derzeit führende Version einer solchen Veränderung ist die Hypothese einer Kollision des Planeten mit einem anderen ziemlich voluminösen kosmischen Körper, die dazu führte, dass der Mars den größten Teil seiner Atmosphäre verlor.
Die Oberfläche des Mars weist zwei wesentliche Merkmale auf, die durch einen interessanten Zufall mit Unterschieden in den Hemisphären des Planeten zusammenhängen. Tatsache ist, dass die Nordhalbkugel eine ziemlich glatte Topographie und nur wenige Krater aufweist, während die Südhalbkugel buchstäblich mit Hügeln und Kratern unterschiedlicher Größe übersät ist. Neben topografischen Unterschieden, die auf Unterschiede im Relief der Hemisphären hinweisen, gibt es auch geologische – Studien deuten darauf hin, dass Gebiete auf der Nordhalbkugel deutlich aktiver sind als auf der Südhalbkugel.
Auf der Marsoberfläche befinden sich der größte bekannte Vulkan, Olympus Mons, und die größte bekannte Schlucht, Mariner. Im Sonnensystem wurde bisher nichts Grandioseres gefunden. Die Höhe des Olymp beträgt 25 Kilometer (das ist dreimal höher als der Everest, der höchste Berg der Erde), und der Durchmesser der Basis beträgt 600 Kilometer. Die Valles Marineris sind 4000 Kilometer lang, 200 Kilometer breit und fast 7 Kilometer tief.
Die bisher bedeutendste Entdeckung über die Marsoberfläche war die Entdeckung von Kanälen. Die Besonderheit dieser Kanäle besteht darin, dass sie laut NASA-Experten durch fließendes Wasser entstanden sind und somit der zuverlässigste Beweis für die Theorie sind, dass die Marsoberfläche in ferner Vergangenheit der Erdoberfläche deutlich ähnlich war.
Das bekannteste Peridolium, das mit der Oberfläche des Roten Planeten in Verbindung gebracht wird, ist das sogenannte „Gesicht auf dem Mars“. Das Gelände ähnelte tatsächlich stark einem menschlichen Gesicht, als das erste Bild der Gegend 1976 von der Raumsonde Viking I aufgenommen wurde. Viele Menschen betrachteten dieses Bild damals als echten Beweis dafür, dass es intelligentes Leben auf dem Mars gab. Nachfolgende Fotos zeigten, dass dies nur ein Trick der Beleuchtung und der menschlichen Vorstellungskraft war.
Wie andere terrestrische Planeten besteht das Innere des Mars aus drei Schichten: Kruste, Mantel und Kern.
Obwohl noch keine genauen Messungen durchgeführt wurden, haben Wissenschaftler auf der Grundlage von Daten zur Tiefe des Valles Marineris bestimmte Vorhersagen über die Dicke der Marskruste getroffen. Das tiefe, ausgedehnte Talsystem auf der Südhalbkugel könnte nicht existieren, wenn die Kruste des Mars nicht deutlich dicker wäre als die der Erde. Vorläufige Schätzungen deuten darauf hin, dass die Dicke der Marskruste auf der Nordhalbkugel etwa 35 Kilometer und auf der Südhalbkugel etwa 80 Kilometer beträgt.
Dem Kern des Mars wurde viel Forschung gewidmet, insbesondere um festzustellen, ob er fest oder flüssig ist. Einige Theorien deuten darauf hin, dass das Fehlen eines ausreichend starken Magnetfelds ein Zeichen für einen festen Kern ist. Allerdings hat im letzten Jahrzehnt die Hypothese, dass der Kern des Mars zumindest teilweise flüssig ist, zunehmend an Popularität gewonnen. Darauf deutete die Entdeckung magnetisierter Gesteine auf der Planetenoberfläche hin, was ein Zeichen dafür sein könnte, dass der Mars einen flüssigen Kern hat oder hatte.
Umlaufbahn und Rotation
Die Umlaufbahn des Mars ist aus drei Gründen bemerkenswert. Erstens ist seine Exzentrizität die zweitgrößte unter allen Planeten, nur Merkur weist eine geringere auf. Bei einer solchen elliptischen Umlaufbahn beträgt das Perihel des Mars 2,07 x 108 Kilometer und ist damit viel weiter als sein Aphel mit 2,49 x 108 Kilometern.
Zweitens deuten wissenschaftliche Erkenntnisse darauf hin, dass ein so hoher Grad an Exzentrizität nicht immer vorhanden war und zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Geschichte des Mars möglicherweise geringer war als der der Erde. Als Grund für diese Veränderung sehen Wissenschaftler die auf den Mars wirkenden Gravitationskräfte benachbarter Planeten.
Drittens ist der Mars von allen Erdplaneten der einzige, auf dem das Jahr länger dauert als auf der Erde. Dies hängt natürlich mit seiner Umlaufbahnentfernung von der Sonne zusammen. Ein Marsjahr entspricht fast 686 Erdentagen. Ein Marstag dauert etwa 24 Stunden und 40 Minuten. Das ist die Zeit, die der Planet benötigt, um eine vollständige Umdrehung um seine Achse zu vollenden.
Eine weitere bemerkenswerte Ähnlichkeit zwischen dem Planeten und der Erde ist seine axiale Neigung, die etwa 25° beträgt. Dieses Merkmal weist darauf hin, dass die Jahreszeiten auf dem Roten Planeten genauso aufeinander folgen wie auf der Erde. Allerdings herrschen auf den Hemisphären des Mars zu jeder Jahreszeit völlig andere Temperaturregime als auf der Erde. Dies ist wiederum auf die viel größere Exzentrizität der Umlaufbahn des Planeten zurückzuführen.
SpaceX plant die Kolonisierung des Mars
Wir wissen also, dass SpaceX im Jahr 2024 Menschen zum Mars schicken will, ihre erste Marsmission wird jedoch 2018 die Red Dragon-Kapsel sein. Welche Schritte wird das Unternehmen unternehmen, um dieses Ziel zu erreichen?
- 2018 Start der Raumsonde Red Dragon zur Demonstration der Technologie. Ziel der Mission ist es, den Mars zu erreichen und im kleinen Maßstab Vermessungsarbeiten am Landeplatz durchzuführen. Möglicherweise Bereitstellung zusätzlicher Informationen für die NASA oder Raumfahrtagenturen anderer Länder.
- 2020 Start der Raumsonde Mars Colonial Transporter MCT1 (unbemannt). Der Zweck der Mission besteht darin, Fracht zu versenden und Proben zurückzugeben. Groß angelegte Technologiedemonstrationen für Lebensraum, Lebenserhaltung und Energie.
- 2022 Start der Raumsonde Mars Colonial Transporter MCT2 (unbemannt). Zweite Iteration von MCT. Zu diesem Zeitpunkt wird MCT1 mit Marsproben auf dem Weg zurück zur Erde sein. MCT2 liefert Ausrüstung für den ersten bemannten Flug. MCT2 wird startbereit sein, sobald die Besatzung in zwei Jahren auf dem Roten Planeten eintrifft. Im Falle von Problemen (wie im Film „Der Marsianer“) kann das Team damit den Planeten verlassen.
- 2024 Dritte Auflage des Mars Colonial Transporter MCT3 und erster bemannter Flug. Zu diesem Zeitpunkt werden alle Technologien ihre Funktionalität bewiesen haben, MCT1 wird zum Mars und zurück gereist sein und MCT2 wird bereit sein und auf dem Mars getestet werden.
Der Mars ist der vierte Planet von der Sonne und der letzte der terrestrischen Planeten. Die Entfernung von der Sonne beträgt etwa 227940000 Kilometer.
Der Planet ist nach Mars, dem römischen Kriegsgott, benannt. Bei den alten Griechen war er als Ares bekannt. Es wird angenommen, dass der Mars diese Assoziation aufgrund der blutroten Farbe des Planeten erhielt. Aufgrund seiner Farbe war der Planet auch anderen alten Kulturen bekannt. Frühe chinesische Astronomen nannten den Mars den „Stern des Feuers“, und die alten ägyptischen Priester nannten ihn „Ee Desher“, was „rot“ bedeutet.
Die Landmassen auf Mars und Erde sind sehr ähnlich. Obwohl der Mars nur 15 % des Volumens und 10 % der Masse der Erde einnimmt, verfügt er aufgrund der Tatsache, dass etwa 70 % der Erdoberfläche von Wasser bedeckt sind, über eine vergleichbare Landmasse wie unser Planet. Gleichzeitig beträgt die Oberflächengravitation des Mars etwa 37 % der Schwerkraft auf der Erde. Das bedeutet, dass man auf dem Mars theoretisch dreimal höher springen könnte als auf der Erde.
Nur 16 von 39 Missionen zum Mars waren erfolgreich. Seit der Mars-1960A-Mission der UdSSR im Jahr 1960 wurden insgesamt 39 Lander und Rover zum Mars geschickt, aber nur 16 dieser Missionen waren erfolgreich. Im Jahr 2016 wurde im Rahmen der russisch-europäischen ExoMars-Mission eine Sonde gestartet, deren Hauptziele darin bestehen, nach Lebenszeichen auf dem Mars zu suchen, die Oberfläche und Topographie des Planeten zu untersuchen und potenzielle Umweltgefahren für zukünftige bemannte Menschen zu kartieren Missionen zum Mars.
Auf der Erde wurden Trümmer vom Mars gefunden. Es wird angenommen, dass in Meteoriten, die vom Planeten abprallten, Spuren eines Teils der Marsatmosphäre gefunden wurden. Nachdem sie den Mars verlassen hatten, flogen diese Meteoriten lange Zeit, Millionen von Jahren lang, neben anderen Objekten und Weltraumschrott um das Sonnensystem, wurden jedoch von der Schwerkraft unseres Planeten erfasst, fielen in seine Atmosphäre und stürzten auf die Oberfläche. Durch die Untersuchung dieser Materialien konnten Wissenschaftler bereits vor Beginn der Raumfahrt viel über den Mars erfahren.
In der jüngeren Vergangenheit waren sich die Menschen sicher, dass auf dem Mars intelligentes Leben beheimatet sei. Dies wurde maßgeblich durch die Entdeckung gerader Linien und Rillen auf der Oberfläche des Roten Planeten durch den italienischen Astronomen Giovanni Schiaparelli beeinflusst. Er glaubte, dass solche geraden Linien nicht von der Natur geschaffen werden könnten und das Ergebnis intelligenter Aktivität seien. Später stellte sich jedoch heraus, dass es sich lediglich um eine optische Täuschung handelte.
Der höchste im Sonnensystem bekannte Planetenberg befindet sich auf dem Mars. Er heißt Olympus Mons (Olympusberg) und ist 21 Kilometer hoch. Es wird angenommen, dass es sich hierbei um einen Vulkan handelt, der vor Milliarden von Jahren entstanden ist. Wissenschaftler haben zahlreiche Hinweise darauf gefunden, dass das Alter der vulkanischen Lava des Objekts recht jung ist, was ein Hinweis darauf sein könnte, dass Olympus möglicherweise noch aktiv ist. Es gibt jedoch einen Berg im Sonnensystem, dessen Höhe dem Olymp unterlegen ist – dies ist der zentrale Gipfel von Rheasilvia, der sich auf dem 22 Kilometer hohen Asteroiden Vesta befindet.
Auf dem Mars kommt es zu Staubstürmen – den umfangreichsten im Sonnensystem. Dies liegt an der elliptischen Form der Umlaufbahn des Planeten um die Sonne. Die Umlaufbahn ist länger als bei vielen anderen Planeten und diese ovale Umlaufbahn führt zu heftigen Staubstürmen, die den gesamten Planeten bedecken und viele Monate andauern können.
Vom Mars aus gesehen scheint die Sonne etwa halb so groß zu sein wie auf der Erde. Wenn der Mars auf seiner Umlaufbahn der Sonne am nächsten ist und seine Südhalbkugel der Sonne zugewandt ist, erlebt der Planet einen sehr kurzen, aber unglaublich heißen Sommer. Gleichzeitig setzt auf der Nordhalbkugel ein kurzer, aber kalter Winter ein. Wenn der Planet weiter von der Sonne entfernt ist und die Nordhalbkugel auf ihn zeigt, erlebt der Mars einen langen und milden Sommer. Auf der Südhalbkugel bricht ein langer Winter an.
Mit Ausnahme der Erde halten Wissenschaftler den Mars für den am besten geeigneten Planeten für Leben. Führende Raumfahrtagenturen planen im nächsten Jahrzehnt eine Reihe von Weltraummissionen, um herauszufinden, ob auf dem Mars Potenzial für Leben besteht und ob es möglich ist, darauf eine Kolonie zu errichten.
Marsmenschen und Außerirdische vom Mars waren schon lange die Hauptkandidaten für Außerirdische, was den Mars zu einem der beliebtesten Planeten im Sonnensystem macht.
Der Mars ist neben der Erde der einzige Planet im System, der über polares Eis verfügt. Unter den Polkappen des Mars wurde festes Wasser entdeckt.
Genau wie auf der Erde gibt es auch auf dem Mars Jahreszeiten, die jedoch doppelt so lange dauern. Dies liegt daran, dass der Mars um etwa 25,19 Grad um seine Achse geneigt ist, was nahe an der Achsenneigung der Erde (22,5 Grad) liegt.
Der Mars hat kein Magnetfeld. Einige Wissenschaftler glauben, dass es vor etwa 4 Milliarden Jahren auf dem Planeten existierte.
Die beiden Monde des Mars, Phobos und Deimos, wurden im Buch Gullivers Reisen von Jonathan Swift beschrieben. Das war 151 Jahre bevor sie entdeckt wurden.
Eigenschaften: Die Atmosphäre des Mars ist dünner als die Lufthülle der Erde. Seine Zusammensetzung ähnelt der Atmosphäre der Venus und besteht zu 95 % aus Kohlendioxid. Etwa 4 % stammen aus Stickstoff und Argon. Sauerstoff und Wasserdampf in der Marsatmosphäre betragen weniger als 1 % (siehe genaue Zusammensetzung). Der durchschnittliche Luftdruck an der Erdoberfläche beträgt etwa 6,1 mbar. Das ist 15.000 Mal weniger als auf der Venus und 160 Mal weniger als auf der Erdoberfläche. In den tiefsten Senken erreicht der Druck 10 mbar.
Die Durchschnittstemperatur auf dem Mars ist deutlich niedriger als auf der Erde – etwa -40° C. Unter den günstigsten Bedingungen im Sommer erwärmt sich die Luft auf der Tageshälfte des Planeten auf bis zu 20° C – eine völlig akzeptable Temperatur für die Bewohner die Erde. Doch in einer Winternacht kann der Frost bis zu -125 °C erreichen. Bei winterlichen Temperaturen gefriert sogar Kohlendioxid und verwandelt sich in Trockeneis. Solche plötzlichen Temperaturänderungen werden dadurch verursacht, dass die dünne Marsatmosphäre die Wärme nicht lange speichern kann. Die ersten Messungen der Marstemperatur mit einem Thermometer im Fokus eines Spiegelteleskops wurden bereits Anfang der 20er Jahre durchgeführt. Messungen von W. Lampland im Jahr 1922 ergaben eine durchschnittliche Oberflächentemperatur des Mars von -28 °C; E. Pettit und S. Nicholson ermittelten 1924 -13 °C. Im Jahr 1960 wurde ein niedrigerer Wert ermittelt. W. Sinton und J. Strong: -43°C. Später, in den 50er und 60er Jahren. Zahlreiche Temperaturmessungen wurden an verschiedenen Punkten der Marsoberfläche zu verschiedenen Jahreszeiten und Tageszeiten gesammelt und verallgemeinert. Aus diesen Messungen folgte, dass die Temperatur am Äquator tagsüber +27 °C erreichen konnte, am Morgen jedoch -50 °C.
Auch auf dem Mars gibt es Temperaturoasen; in den Gebieten des Phönix-„Sees“ (Sonnenplateau) und des Landes Noah beträgt der Temperaturunterschied im Sommer -53° C bis +22° C und von -103° C bis -43° C im Winter. Der Mars ist also eine sehr kalte Welt, aber das Klima dort ist nicht viel rauer als in der Antarktis. Als die ersten von Viking aufgenommenen Fotos von der Marsoberfläche zur Erde übertragen wurden, waren die Wissenschaftler sehr überrascht, dass der Marshimmel nicht wie erwartet schwarz, sondern rosa war. Es stellte sich heraus, dass in der Luft hängender Staub 40 % des einfallenden Sonnenlichts absorbiert und so einen Farbeffekt erzeugt.
Sandstürme: Eine der Erscheinungsformen von Temperaturunterschieden sind Winde. Über die Oberfläche des Planeten wehen oft starke Winde, deren Geschwindigkeit 100 m/s erreicht. Durch die geringe Schwerkraft können selbst dünne Luftströme riesige Staubwolken aufwirbeln. Manchmal werden große Gebiete auf dem Mars von gewaltigen Staubstürmen bedeckt. Am häufigsten kommen sie in der Nähe der polaren Eiskappen vor. Ein globaler Staubsturm auf dem Mars verhinderte, dass die Sonde Mariner 9 die Oberfläche fotografieren konnte. Er wütete von September 1971 bis Januar 1972 und schleuderte etwa eine Milliarde Tonnen Staub in mehr als 10 km Höhe in die Atmosphäre. Staubstürme treten am häufigsten in Zeiten großer Opposition auf, wenn der Sommer auf der Südhalbkugel mit dem Periheldurchgang des Mars zusammenfällt. Die Dauer von Stürmen kann 50–100 Tage betragen. (Früher wurde die wechselnde Farbe der Oberfläche durch das Wachstum von Marspflanzen erklärt.)
Staubteufel: Staubteufel sind ein weiteres Beispiel für temperaturbedingte Prozesse auf dem Mars. Solche Tornados kommen auf dem Mars sehr häufig vor. Sie schleudern Staub in die Atmosphäre und werden durch Temperaturunterschiede verursacht. Grund: Tagsüber erwärmt sich die Marsoberfläche deutlich (manchmal auf Plustemperaturen), aber in einer Höhe von bis zu 2 Metern über der Oberfläche bleibt die Atmosphäre genauso kalt. Dieser Unterschied führt zu Instabilität und wirbelt Staub in die Luft – es bilden sich Staubteufel.
Wasserdampf: In der Marsatmosphäre gibt es sehr wenig Wasserdampf, aber bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur befindet er sich in einem Zustand nahe der Sättigung und sammelt sich oft in Wolken. Die Marswolken sind im Vergleich zu denen auf der Erde eher unstrukturiert. Nur die größten von ihnen sind durch ein Teleskop sichtbar, aber Beobachtungen von Raumfahrzeugen haben gezeigt, dass es auf dem Mars Wolken unterschiedlichster Form und Art gibt: Zirruswolken, Wellenwolken, Leewolken (in der Nähe großer Berge und unter den Hängen großer Krater). windgeschützte Orte). In der kalten Jahreszeit liegt häufig Nebel über Tiefland – Schluchten, Tälern – und am Boden von Kratern. Im Winter 1979 fiel auf dem Landeplatz der Viking 2 eine dünne Schneeschicht, die mehrere Monate anhielt.
Jahreszeiten: Heute weiß man, dass der Mars von allen Planeten im Sonnensystem der Erde am ähnlichsten ist. Es entstand vor etwa 4,5 Milliarden Jahren. Die Rotationsachse des Mars ist gegenüber seiner Orbitalebene um etwa 23,9° geneigt, was mit der Achsenneigung der Erde von 23,4° vergleichbar ist, und daher ändern sich dort wie auf der Erde die Jahreszeiten. Saisonale Veränderungen sind in den Polarregionen am stärksten ausgeprägt. Im Winter nehmen die Polkappen eine bedeutende Fläche ein. Die Grenze der nördlichen Polkappe kann sich um ein Drittel der Distanz zum Äquator vom Pol entfernen, und die Grenze der Südkappe umfasst die Hälfte dieser Distanz. Dieser Unterschied ist darauf zurückzuführen, dass der Winter auf der Nordhalbkugel eintritt, wenn der Mars das Perihel seiner Umlaufbahn durchläuft, und auf der Südhalbkugel, wenn er das Aphel durchläuft. Aus diesem Grund ist der Winter auf der Südhalbkugel kälter als auf der Nordhalbkugel. Und die Länge jeder der vier Jahreszeiten auf dem Mars variiert je nach Entfernung von der Sonne. Daher ist der Winter auf der Nordhalbkugel des Mars kurz und relativ „gemäßigt“ und der Sommer lang, aber kühl. Im Süden hingegen sind die Sommer kurz und relativ warm und die Winter lang und kalt.
Mit Beginn des Frühlings beginnt die Polkappe zu „schrumpfen“ und hinterlässt nach und nach verschwindende Eisinseln. Gleichzeitig breitet sich eine sogenannte Verdunkelungswelle von den Polen bis zum Äquator aus. Moderne Theorien erklären es damit, dass Frühlingswinde große Erdmassen mit unterschiedlichen Reflexionseigenschaften entlang der Meridiane transportieren.
Anscheinend verschwindet keine der Kappen vollständig. Bevor der Mars mit interplanetaren Sonden erforscht wurde, ging man davon aus, dass seine Polarregionen mit gefrorenem Wasser bedeckt seien. Genauere moderne Boden- und Weltraummessungen haben auch gefrorenes Kohlendioxid im Marseis entdeckt. Im Sommer verdunstet es und gelangt in die Atmosphäre. Die Winde tragen es zur gegenüberliegenden Polkappe, wo es wieder gefriert. Dieser Kohlendioxidkreislauf und die unterschiedlichen Größen der Polkappen erklären die Variabilität des Drucks der Marsatmosphäre.
Ein Marstag, Sol genannt, dauert 24,6 Stunden und sein Jahr ist Sol 669.
Klimaeinfluss: Die ersten Versuche, im Marsboden direkte Beweise für das Vorhandensein der Lebensgrundlage – flüssiges Wasser und Elemente wie Stickstoff und Schwefel – zu finden, blieben erfolglos. Ein exobiologisches Experiment, das 1976 auf dem Mars durchgeführt wurde, nachdem die amerikanische interplanetare Raumstation Viking mit einem automatischen biologischen Labor (ABL) auf der Marsoberfläche gelandet war, erbrachte keinen Beweis für die Existenz von Leben. Das Fehlen organischer Moleküle auf der untersuchten Oberfläche könnte durch die intensive ultraviolette Strahlung der Sonne verursacht werden, da der Mars keine schützende Ozonschicht hat, und durch die oxidierende Zusammensetzung des Bodens. Daher ist die obere Schicht der Marsoberfläche (etwa einige Zentimeter dick) unfruchtbar, obwohl angenommen wird, dass in den tieferen, unterirdischen Schichten Bedingungen erhalten geblieben sind, die vor Milliarden von Jahren herrschten. Eine eindeutige Bestätigung dieser Annahmen waren die kürzlich in 200 m Tiefe auf der Erde entdeckten Mikroorganismen – Methanogene, die sich von Wasserstoff ernähren und Kohlendioxid atmen. Ein spezielles Experiment von Wissenschaftlern bewies, dass solche Mikroorganismen unter den rauen Bedingungen auf dem Mars überleben können. Гипотеза о более теплом древнем Марсе с открытыми водоемами - реками, озерами, а может, и морями, а также с более плотной атмосферой - обсуждается уже более двух десятилетий, так как «обживать» столь негостеприимную планету, да еще при отсутствии воды, было бы sehr kompliziert. Damit flüssiges Wasser auf dem Mars existiert, müsste sich seine Atmosphäre stark von der aktuellen unterscheiden.
Veränderliches Marsklima Der moderne Mars ist eine sehr unwirtliche Welt. Eine verdünnte Atmosphäre, die auch zum Atmen ungeeignet ist, schreckliche Staubstürme, Wassermangel und starke Temperaturschwankungen im Laufe des Tages und des Jahres – all dies deutet darauf hin, dass es nicht so einfach sein wird, den Mars zu bevölkern. Aber einst flossen Flüsse darauf. Bedeutet das, dass auf dem Mars in der Vergangenheit ein anderes Klima herrschte? |
Der Mars ist wie die Venus ein erdähnlicher Planet. Sie haben viele Gemeinsamkeiten, aber es gibt auch Unterschiede. Wissenschaftler verlieren nicht die Hoffnung, Leben auf dem Mars zu finden und diesen „Verwandten“ der Erde zu terraformieren, wenn auch in ferner Zukunft. Für den Roten Planeten scheint diese Aufgabe einfacher zu sein als für die Venus. Leider hat der Mars ein sehr schwaches Magnetfeld, was die Situation erschwert. Tatsache ist, dass der Sonnenwind aufgrund des fast vollständigen Fehlens eines Magnetfelds einen sehr starken Einfluss auf die Atmosphäre des Planeten hat. Es bewirkt die Ableitung atmosphärischer Gase, sodass pro Tag etwa 300 Tonnen atmosphärischer Gase in den Weltraum entweichen.
Experten zufolge war es der Sonnenwind, der über Milliarden von Jahren für die Ausbreitung von etwa 90 % der Marsatmosphäre sorgte. Infolgedessen beträgt der Druck auf der Marsoberfläche 0,7–1,155 kPa (1/110 des Drucks auf der Erde; dieser Druck auf der Erde lässt sich erkennen, wenn man bis zu einer Höhe von dreißig Kilometern über der Oberfläche aufsteigt).
Die Atmosphäre auf dem Mars besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid (95 %) mit geringen Beimischungen von Stickstoff, Argon, Sauerstoff und einigen anderen Gasen. Leider machen der Druck und die Zusammensetzung der Atmosphäre auf dem Roten Planeten es terrestrischen Lebewesen unmöglich, auf dem Roten Planeten zu atmen. Wahrscheinlich werden einige mikroskopisch kleine Organismen überleben können, aber sie werden sich unter solchen Bedingungen nicht wohl fühlen.
Die Zusammensetzung der Atmosphäre stellt kein solches Problem dar. Wenn der atmosphärische Druck auf dem Mars die Hälfte oder ein Drittel des Drucks auf der Erde betragen würde, könnten sich Kolonisten oder Marsonauten zu bestimmten Tages- und Jahreszeiten ohne Raumanzüge und nur mit einem Atemgerät auf der Oberfläche des Planeten aufhalten. Viele terrestrische Organismen würden sich auf dem Mars wohler fühlen.
Die NASA glaubt, dass es möglich ist, den Atmosphärendruck auf dem Erdnachbarn zu erhöhen, indem man den Mars vor dem Sonnenwind schützt. Dieser Schutz wird durch ein Magnetfeld gewährleistet. Auf der Erde existiert es dank des sogenannten hydrodynamischen Dynamomechanismus. Im flüssigen Kern des Planeten zirkulieren ständig Ströme elektrisch leitender Substanz (geschmolzenes Eisen), wodurch elektrische Ströme angeregt werden, die Magnetfelder erzeugen. Die inneren Strömungen im Erdkern sind asymmetrisch, was zu einer Erhöhung des Magnetfeldes führt. Die Magnetosphäre der Erde schützt die Atmosphäre zuverlässig davor, vom Sonnenwind „weggeblasen“ zu werden.
Der Dipol wird nach den Berechnungen der Autoren des Projekts zur Schaffung eines magnetischen Schildes für den Mars ein ausreichend starkes Magnetfeld erzeugen, das es dem Sonnenwind nicht ermöglicht, den Planeten zu erreichen
Unglücklicherweise für den Menschen gibt es auf dem Mars (und der Venus) kein konstant starkes Magnetfeld, es werden nur schwache Spuren aufgezeichnet. Dank des Mars Global Surveyor war es möglich, magnetische Substanz unter der Marskruste nachzuweisen. Die NASA geht davon aus, dass diese Anomalien unter dem Einfluss eines einst magnetischen Kerns entstanden sind und ihre magnetischen Eigenschaften auch dann beibehalten haben, als der Planet selbst sein Feld verloren hat.
Wo bekommt man eine magnetische Abschirmung?
Jim Green, Wissenschaftsdirektor der NASA, glaubt, dass das natürliche Magnetfeld des Mars nicht wiederhergestellt werden kann, zumindest nicht jetzt oder sogar in sehr ferner Zukunft. Aber es ist möglich, ein künstliches Feld zu schaffen. Allerdings nicht auf dem Mars selbst, sondern daneben. Als er beim Planetary Science Vision 2050-Workshop zum Thema „Die Zukunft der Marsumgebung für Erforschung und Wissenschaft“ sprach, schlug Green die Schaffung eines magnetischen Schildes vor. Dieser Schild, Mars L1, wird den Autoren des Projekts zufolge den Mars vor dem Sonnenwind schützen und der Planet wird beginnen, seine Atmosphäre wiederherzustellen. Es ist geplant, den Schild zwischen Mars und Sonne zu platzieren, wo er sich in einer stabilen Umlaufbahn befindet. Es ist geplant, das Feld mithilfe eines riesigen Dipols oder zweier gleicher und entgegengesetzt geladener Magnete zu erzeugen.
Das NASA-Diagramm zeigt, wie ein magnetischer Schild den Mars vor Sonnenwind schützen würde
Die Autoren der Idee erstellten mehrere Simulationsmodelle, die jeweils zeigten, dass nach dem Start des magnetischen Schildes der Druck auf dem Mars die Hälfte des Drucks auf der Erde erreichen würde. Insbesondere an den Polen des Mars wird Kohlendioxid verdampfen und aus der festen Phase in Gas übergehen. Mit der Zeit wird sich der Treibhauseffekt manifestieren, der Mars beginnt sich zu erwärmen, das Eis, das sich vielerorts in der Nähe der Planetenoberfläche befindet, wird schmelzen und der Planet wird mit Wasser bedeckt sein. Es wird angenommen, dass solche Bedingungen vor etwa 3,5 Milliarden Jahren auf dem Mars herrschten.
Natürlich ist dies kein Projekt von heute, aber vielleicht können die Menschen im nächsten Jahrhundert diese Idee verwirklichen und den Mars terraformieren und so ein zweites Zuhause für sich schaffen.
Undzwes Es ist klar, dass die Atmosphäre des Roten Planeten der der Venus ähnelt. Einschließlich t sie ist drin Sie selbst besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid, aber die Atmosphäre ist dünner als die der Venus und ich. Im Jahr 2003 wurde entdeckt, dass Methan in der Marsatmosphäre vorhanden ist. Die präsentierte Entdeckung beeindruckte die Wissenschaftler und zwang sie zu neuen Recherchen. Das Vorhandensein von Methan bestätigt indirekt die Existenz von Leben auf dem Mars. Aber wir können nicht außer Acht lassen, dass es auch durch die vulkanische Aktivität des Planeten entstehen kann.
Es ist bekannt, dass die Atmosphäre des Roten Planeten Folgendes enthält: Stickstoff – etwa 2 %, Kohlendioxid – mehr als 90 %, Argon – mehr als 2 %. Es enthält außerdem Wasserdampf, Sauerstoff und andere Elemente. Warum gibt es dann kein Leben am Objekt? Tatsache ist, dass der Kohlendioxidgehalt dort 23-mal höher ist als auf der Erde.
Das bedeutet, dass die Existenz der uns bekannten Lebensformen Mensch und Tier auf dem Planeten unmöglich ist. Dies bedeutet jedoch nicht, dass Außerirdische nicht auf dem Roten Planeten leben können.
Informationen über die Zusammensetzung der Marsatmosphäre.
Der Inhalt der Marsatmosphäre und das Gewicht des Planeten können sich ändern. Im Winter erscheint die Atmosphäre dünner, da sich Kohlendioxid auf den Berggipfeln ansammelt. Im Sommer verdunstet es und die Atmosphäre wird dichter.
Aber das ist nicht so schlimm. Die Atmosphäre eines kosmischen Körpers ist nicht in der Lage, Temperaturschwankungen im Laufe des Tages auszugleichen. Es stellt sich also heraus, dass die Lufttemperatur tagsüber +30 und nachts bis zu -80 erreichen kann. An den Polen ist der Unterschied deutlicher zu spüren – dort können die Nachttemperaturen bis zu -150 Grad erreichen.
Der Atmosphärendruck auf dem Roten Planeten ist viel höher als auf der Erde – zum Vergleich: 600 Pa; auf unserem Planeten beträgt er 101 Pascal. Am höchsten Punkt des Mars – dem Vulkan – beträgt der Luftdruck 30 Pascal. Am tiefsten Punkt herrscht ein Druck von mehr als 1000 Pa.
Trotz der verdünnten Atmosphäre ist es auf dem Mars in einer Entfernung von 1,5 Kilometern von der Erdoberfläche immer staubig. Deshalb ist der Himmel oft orange oder braun. Es geht um niedrigen Druck; dadurch fällt der Staub sehr langsam.
Veränderungen der atmosphärischen Eigenschaften.
Es wird angenommen, dass sich die Marsatmosphäre im Laufe der Zeit verändert hat. Wissenschaftler gehen davon aus, dass es an der Stelle früher viel Wasser gab. Doch dann änderte sich das Klima und jetzt kann es nur noch in Form von Dampf oder Eis vorliegen. Da die durchschnittliche Temperatur auf einem kosmischen Körper -63 Grad beträgt, ist es nicht verwunderlich, dass sich auf ihm Wasser in fester Form befindet. Es ist bekannt, dass der Planet aufgrund des niedrigen Drucks nur an seinen unteren Punkten Feuchtigkeit speichern kann.
Zuvor herrschten auf dem Planeten deutlich mildere Bedingungen. Vor etwa 4 Milliarden Jahren war es mit Sauerstoff gefüllt. Doch dann wurde die Atmosphäre schlechter. Warum ist das passiert? Es gibt verschiedene Gründe:
- Geringe Schwerkraft auf dem Planeten, die es ihm nicht erlaubt, eine Atmosphäre zu behalten;
- Sonneneinstrahlung;
- Kollision mit einem Meteoriten und anschließende Katastrophe.
Werden wir jemals auf dem Mars leben können?
Bisher sieht die Kolonisierung des Mars wie aus einer Science-Fiction aus. Aber wenn man die Atmosphäre des Planeten zähmt, ist alles möglich ... Die Hauptsache ist, die Probleme nach und nach zu lösen, eins nach dem anderen. Lösen Sie zuerst das Problem der Schwerkraft, dann des Sauerstoffs, dann der Temperatur und dann wird das Leben der Menschen auf dem Mars Realität.
Die Sabatier-Reaktion wird seit langem aktiv eingesetzt, beispielsweise an Stationen im Weltraum, wo Kohlendioxid für Astronauten verarbeitet werden muss. Wenn wir einen ähnlichen Plan auf dem Roten Planeten in die Tat umsetzen, wird uns die natürliche Atmosphäre des Planeten nicht aufhalten. Wir selbst werden in der Lage sein, genug Sauerstoff für das Leben zu produzieren, und danach wird sich die Temperatur auf der Oberfläche des Roten Planeten vielleicht ausgleichen. Es bleibt nur noch, das Problem mit der Schwerkraft zu lösen, und Sie können sich an einem neuen Wohnort niederlassen.
