Der Mars: Bericht über einen Nachbarplaneten

235 Pages·1978·12.79 MB·German

by  Horst W. Köhler (auth.)

Horst W.
Kăhler
DER MARS
Bericht liber einen Nachbarplaneten
Mit 139 Abbildungen
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Kohler, Horst W.
Der Mars: Bericht uber e. Nachbarplaneten. - 1. Aufl.
Braunschweig: Vieweg, 1978.
ISBN 978-3-322-99039-6 ISBN 978-3-322-99038-9 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-322-99038-9
Der fUr den Einband (des vorliegenden Werkes) verwendete Textausschnitt wurde der bei Vieweg
1791 publizierten Anleitung zur Kenntnif1 des grol1en Weltbaues fiir Frauenzimmer in freundschaft
lichen Briefen von Johann Heinrich Helmuths entnommen. Er entstammt dem Ein und vierzigsten
Brief (an Emilien von UraniaJ vom 1. November 1790. Helmuths beschreibt hier den Planeten Mars.
Das volistăndige Zitat lautet:
"Seine mittlere Weite von der Erde betrăgt 30 Millionen, 841 tausend 498 Meilen, und sein schein
barer Diameter in seiner mittlern Entfernung ist 7 Sekunden und 36 Tertien. Nach der wahren
Griisse ist die Marskugel 3 und fast ein Drittelmal kleiner als die Erde. Aus dieser Ursach ist die
Erdkugel fUr die Bewohner des Mars ein prăchtigerer Stern am Himmel, als die Marskugel fUr uns.
Unter allen Planeten verăndert er seine scheinbare Griisse am stărksten." (S. 206 f.)
Die ebenfalls fUr den Einband verwendete ăltere Darstellung des Mars gibt das Aussehen des Planeten
vom 8. bis zum 10. Mai 1888 nach der Zeichnung Schiaparellis wieder. Diese findet sich auf S. 148
des bei Vieweg im Jahre 1901 herausgegebenen Handbuchs der AlIgemeinen Himmelsbeschreibung
nach dem Standpunkte der astronomischen Wissenschaft am Schlusse des 19. Jahrhunderts
(3. Auflage) von Hermann J. Klein.
Die geologische Karte des Mars, Seiten 96 und 97, sind entnommen aus: James B. Pollack, Mars,
Scientific American, 233, No. 3, 1975 (S. 108-1091. Mit freundlicher Genehmigung des Verlages
W. H. Freeman & Co., San Francisco, USA.
1978
Alle Rechte der deutschen Ausgabe vorbehalten
©Springer Fachmedien Wiesbaden 1978
Ursprunglich erschienen bei Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig,1978.
Softcover reprint ofthe hardcover 15t edition 1978
Die Vervielfăltigung und Obertragung einzelner Textabschnitte, Zeichnungen oder Bilder auch fur
die Zwecke der Unterrichtsgestaltung gestattet das Urheberrecht nur, wenn sie mit dem Verlag
vorher vereinbart wurden. Im Einzelfall muB uber die Zahlung einer Gebuhr fur die Nutzung fremden
geistigen Eigentums entschieden werden. Das gilt fur die Vervielfăltigung durch alle Verfahren
einschlieBlich Speicherung und jede Obertragung auf Papier, Transparente, Filme, Bănder, Platten
und andere Medien.
Satz: Vieweg, Wiesbaden
Lithographie: Schutte & Behling, Berlin
Einbandentwurf: Peter Neitzke, Kiiln
Vorwort
Wie kaum ein anderer Planet hat der Mars, seit es optische Instrumente gab, das Inter
esse der Fachleute und der astronomisch interessierten Offentlichkeit gefunden.
Obgleich er als drittkleinster Planet unseres Sonnensystems nur 53 % des Durchmessers
der En;le und nur etwa 10% ihrer Masse besitzt, ist er in mancherlei Hinsicht der erd
iihnlichste Planet. Wie beim Merkur kann man seine Oberfliiche direkt beobachten.
Kein Wunder, da~ einige friihe Astronomen mit ihren im Vergleich zum heutigen
Standard leistungsschwachen Geriiten kiinstliche Entwiisserungsanlagen, gro~flachige
Seen und dichte Vegetation entdeckt zu haben glaubten. Von da war es nur noch ein
kleiner Schritt zu den "Marsbewohnern", jenen "griinen Mannchen", die wir noch
heute in der Science-Fiction-Literatur und in Bilderwitzen finden.
I m Herbst 1659 fertigte der hollandische Astronom Christiaan Huygens die erste ein
fache Skizze der Marsoberflache an, die in den folgenden Jahrzehnten durch zusatzliche
Details verbessert wurde. Zweihundert Jahre spater hatten etwa die von dem Deutschen
Madler (um 1840), dem Englander Proctor (1867) und dem Italiener Schiaparelli (1879)
gezeichneten Marskarten bereits viel Ahnlichkeit mit den heutigen; eine der neuesten
Ausfiihrungen, die Ausgabe 1976 des US Geological Survey, ist in diesem Buch auf den
Umschlag-Innenseiten zu sehen.
Die Fiille des fotografischen Materials und physikalischer Me~daten der amerikanischen
und sowjetischen Raumflugkorper brachten der Marsforschung seit 1965 einen unge
ahnten Fortschritt und Aufschwung. Dies gilt besonders fiir das zwischen 1975 und
1978 durchgefiihrte amerikanische Viking-Programm, bei dem zwei im Sommer 1976
weich gelandete Me~korper (Viking-Lander) auf der nordlichen Halbkugel des Mars
und zwei kunstliche Satelliten (Viking-Orbiter) auf unterschiedlichen Umlaufbahnen
den Planeten iiber viele Monate hinweg sowohl am Boden als auch vom Mars-Orbit
aus verschiedenen Hohen fotografieren und erforschen konnten. Der Abschlu~ des
erweiterten Viking-Programms im Friihjahr 1978 (das Hauptprogramm war bereits im
November 1976 zu Ende gegangen) fallt fast mit dem Erscheinen dieses Buches zu
sammen, in dem primar Viking-Ergebnisse (bis November 1977) beschrieben und inter
pretiert sind; dariiber hinaus wurden aber auch die Resultate friiherer Mars-Sonden ent
sprechend beriicksichtigt. So konnte ein Werk entstehen, das den jiingsten Kenntnis
stand der Marsforschung zum Inhalt hat und auch kein vergleichbares Vorgangerbuch
kennt, vor allem nicht im deutschsprachigen Schrifttum.
Es liegt in der Natur des behandelten Forschungsgebietes, da~ neben der Beantwortung
von zahlreichen Fragen um den Planeten Mars und seiner beiden kleinen Monde neue
Fragestellungen entstanden sind, da~ die Resultate der einzelnen Me~instrumente der
Raumflugkorper nicht immer vollig korrelieren und da~ bei der Interpretation der
Me~daten mitunter die heute gliicklicherweise nicht mehr verponte wissenschaftliche
Spekulation herangezogen wurde. Die noch offenen Fragen werden die Basis fiir spatere
Marsfliige bilden, die dazu beitragen werden, die jetzigen "Model Ie" zu exakteren
Abbildern der Wirklichkeit zu verfeinern.
III
Die Planetenforschung ist eine noch junge wissenschaftliche Disziplin, die den her
kommlichen naturwissenschaftlichen Fachern wie Astronomie, Physik, Chemie,
Meteorologie, Geophysik, Geologie, Biochemie und Biologie mancherlei neue Impulse
vermittelt, deren weitere Fortschritte aber auch von der engen Zusammenarbeit dieser
Fachgebiete abhangen. Mit dem deutsch-amerikanischen Gemeinschaftsprojekt Helios
(zwei Sonden dieses Namens umkreisen die Sonne seit 1974 bzw. 1976) sowie natio
nalen Beitragen fur die amerikanischen Planetensonden Venus-Pioneer (Start 1978)
und Jupiter-Orbiter-Probe (JOP, Start 1982) wurden erste Schritte zur I ntensivierung
dieses neuen Gebietes auch in Deutschland gemacht. Neben der SchlieBung einer Infor
mationslucke ist es ein zentrales Anliegen dieses Buches, am Beispiel des Planeten Mars
die Bedeutung der Planetenforschung und ihres interdisziplinaren Charakters, aber
auch ihre Ruckwirkungen auf das Verstehen der Vorgange in und auf unserer Erde auf
zuzeigen. Dem Leser soli ein Einblick vermittelt werden in die besondere Stellung der
Erde im Sonnensystem - eine Stellung, die schlieBlich die Entwicklung von Hoch
kulturen ermoglichte. Das Studium unseres Nachbarplaneten soli dazu anregen, sich
verstarkt fur irdische Vorgange zu interessieren und verantwortungsbewuBt an der
Erhaltung unserer Umwelt mitzuwirken.
SchlieBlich habe ich noch die vornehme Pflicht, allen jenen zu danken, die beim Ent
stehen des Buches wesentlich beteiligt waren. Dieses Werk gabe es sicherlich nicht ohne
die verstandnisvolle Unterstutzung der NASA, vor allem der groBzugigen Oberlassung
von I nformationen und neuestem Bildmaterial durch die Presseabteilung des Jet Pro
pulsion Laboratory der NASA in Pasadena (Kalifornien) und durch die Abteilung Lunar
and Planetary Programs des Office of Space Science in der NASA-Zentralstelle in
Washington, D. C. Dem Verlag Vieweg schulde ich Dank fur das bereitwillige Eingehen
auf meine Wunsche und fur die gute Ausstattung des Buches, vor allem aber fur die
rasche Drucklegung und fur die ausnahmslos gute Zusammenarbeit. Dankbar bin ich
auch Frau Roswitha Plei fur das Schreiben des Manuskripts und meinem Vater fur das
hilfreiche Mitkorrigieren der Druckvorlagen. Der Hauptdank gebiihrt meinen Eltern,
die wahrend der Entstehung dieses Buches in verstandnisvoller Weise auf so manche
Hilfe und Unterstutzung ihres Sohnes verzichteten.
Horst W Kohler
Augsburg, im Januar 1978
IV
I nhaltsverzeichnis
Vorwort ............................................... III
1 Marsbeobachtung mit optischen Geraten
1.1 Friihe Marsforschung ................................. .
1.2 Der Mars als H immelskorper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3
1.3 Marsforschung mit Raumsonden .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5
2 Das Viking-Programm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16
2.1 Beschreibung des Viking-Raumflugkorpers .................., . 16
2.2 Die Experimente .................................... 17
3 Landeplatzsuche und die Landung von Viking ............... 32
4 Phobos und Deimos ................................... 40
4.1 Bahnen und Abmessungen .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 40
4.2 Die Oberfliiche der Marsmonde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 43
4.3 Herkunft und Vergangenheit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 53
5 Die Marsatmosphare ................................... 58
5.1 Aligemeines........................................ 58
5.2 Druck, Temperatur und Dichte der unteren Atmosphiire .......... 59
5.3 Zusammensetzung der unteren Atmosphiire . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 63
5.4 Die lonosphiire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 68
5.5 Neutrale Hochatmosphiire .............................. 70
6 Geophysik des Planeten Mars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 75
6.1 Form und Achsstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 75
6.2 Gravitation und Gravitationsanomalien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 78
6.3 Magnetfeld........................................ 80
6.4 Oberfliichendriicke und -temperaturen ...................... 82
7 Geologie und Topographie ............................... 90
7.1 Evolution und innerer Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 90
7.2 Globale Topographie - ein Oberblick ....................... 94
7.3 Auswertung von Kraterziihlungen ......................... 106
V
8 Charakteristische OberfUichenformen im Bild ............... 109
8.1 Krater ........................................... 109
8.2 Risse und Spalten .................................... 120
8.3 Kanale ........................................... 123
8.4 Polare Regionen ..................................... 134
9 Meteorologie auf dem Mars ............................. 140
9.1 Spurengas Wasserdampf ................................ 140
9.2 SpurengasOzon ..................................... 147
9.3 Ergebnisse der meteorologischen Messungen auf dem Mars ......... 148
9.4 Wolken und Staubstiirme ............................... 155
10 An den Landeplatzen von Viking 1 und Viking 2 ............. 161
10.1 Rundblick an der VL1-Landestelle ......................... 161
10.2 Rundumsicht am VL2-Landeplatz ......................... 169
10.3 Zusammenfassender Vergleich der Landeregionen von Viking 1
und Viking 2 ....................................... 176
11 Physik und Chemie des Marsbodens (VL 1 und VL2) ........... 177
11.1 Teilchengr6~en und Festigkeit ........................... 177
11.2 Untersuchung ferromagnetischer Teilchen .................... 182
11.3 Anorganisch-chemische Analyse .......................... 185
11.4 Molekulare Analyse ................................... 189
11.5 Seismische Messungen auf der Marsoberflache ................. 192
12 Die Suche nach Leben auf dem Mars ....................... 194
12.1 Was ist Leben, und wie kann es entstehen? ................... 194
12.2 Ergebnisse der biologischen Viking-Experimente ................ 195
12.3 Foigerungen ....................................... 207
13 Zukunftige Marsforschung - Moglichkeiten und Ausblick ....... 210
13.1 Notwendigkeit der Planetenforschung ....................... 210
13.2 Weitere Marsforschung ................................. 212
Literaturverzeichnis ....................................... 220
Sachwortverzeichnis ..................................... 223
VI
1 Marsbeobachtung mit optischen Geraten
1.1 Friihe Marsforschu ng
Neben dem sonnennachsten Planeten Merkur ist der Mars der einzige Planet, dessen
Oberflache einer direkten Beobachtung zuganglich ist. So ist es verstandlich, daB der
wegen seiner Farbtonung auch "Rater Planet" genannte auBere Nachbar der Erde
schon immer das Interesse astronomisch interessierter und geschulter Menschen fand.
Naturlich hatten die fruhen Beobachter noch keine Fernrohre zur Verfugung. So ver
wendete z. B. der Dane Tycho Brahe gegen Ende des 16. Jahrhunderts in seinem Obser
vatorium Uranienburg einen Mauerquadranten zur Untersuchung der Marsbahn. Mit
diesem uberdimensionalen Winkelmesser gelang es ihm, die Position der Sterne und
Planeten immerhin auf etwa zwei Bogenminuten genau zu ermitteln. Ein Jahr vor
seinem Tad (1601 in Prag) hatte er Johannes Kepler als Assistenten berufen. Kepler
wertete die Braheschen Beobachtungsunterlagen und Daten in den ersten Jahren des
17. Jahrhunderts sorgsam aus. Der Mars war es auch, an dessen Bahn er nachwies, daB
aile Planeten auf Ellipsen um die Sonne laufen und nicht Kreis- oder Epizykelbahnen
beschreiben.
Nachdem das Fernrohr 1608 von einem hollandischen Optiker entdeckt wurde, war
der Astronom Galileo Galilei der erste, der (1609) dieses wichtigste astronomische
Beobachtungsinstrument auf die Planeten richtete. Fast auf Anhieb fand er beispiels
weise vier Jupiter-Monde; er entdeckte die Venus-Phasen sowie Berge und Krater auf
dem Erdmond. Um 1646 machte Francesco Fontana von Neapel mit Hilfe eines Fern
rohres auf dem Mars ein markantes Oberflachendetail aus. Wenn der Planet der Erde
nahe steht, ist diese "Markierung" eine der groBten sichtbaren Formationen; spater
bekam sie die Bezeichnung Syrtis Major. Die ersten Zeichnungen mit mehreren Einzel
heiten der Marsoberflache wurden 1659 von dem hollandischen Astronomen Christian
Huygens angefertigt. Er war es auch, der herausfand, daB die Rotationsperiode des
Planeten, also die Dauer einer Umdrehung um seine Achse, bei 24 Stunden liegt.
Giovanni Cassini, Direktor der Pariser Sternwarte, fand etwa um die gleiche Zeit als
erster die charakteristischen hellen Mars-Polkappen. Sie wurden sofort von einem
GroBteil der damaligen Gelehrten fur Ablagerungen einer gefrorenen Substanz gehalten,
zumal sich ihre Ausdehnung im Sommer und Winter sichtbar anderte. Damals war man
in weiten Kreisen der Meinung, daB es flussiges Wasser und somit moglicherweise auch
Leben in unserem Sinne geben musse.
Mit der Weiterentwicklung der astronomischen Hilfsmittel wurden in rascher Foige
mehr und mehr Einzelheiten auf der Marsoberflache gefunden. Johann H. Madler
zeichnete um 1840 die erste genauere topographische Karte. Von jetzt an war der Mars
ein Beobachtungsobjekt fur jedermann, der ein Fernrohr besaB. Man unterschied nun
bereits drei Oberflachenmerkmale: die weiBlichen Polkappen, dunkle Flachen, bei
denen es sich um bleibende Formationen zu handeln schien, und schlieBlich helle,
rotlich-ockerfarbene Gebiete, die oft "Wusten" genannt wurden. Die Annahme, daB es
sich bei den dunklen Gebieten um Ozeane handeln konne, war zum damaligen Zeit
punkt naheliegend und hielt sich weit bis in unser Jahrhundert hinein.
1
1867 unternahmen die Physiker Pierre Jules Janssen und Sir William Huggins den
ersten Versuch, in der Marsatmosphare Wasserdampf und Sauerstoff nachzuweisen.
Sie kamen aber weder zu einem positiven noch zu einem negativen Ergebnis. Die
Ozean-Theorie wurde vereinzelt schon 1863 angezweifelt: der Direktor des Mailander
Observatoriums, Giovanni Schiaparelli, stellte namlich fest, daB die angeblichen
Wasserflachen auf dem Mars das Sonnenlicht viel zu schwach reflektieren. 1877 bemerk
te er auf den hellen Gebieten des Mars eigentumliche dunkle Streifen, die in der Regel
uber weite Distanzen geradlinig verliefen. Er nannte sie "canali" und meinte damit
Rillen und Graben. Selten hat eine verkehrte Obersetzung mehr MiBverstandnis ver
ursacht als in diesem Fall: das Wort wurde namlich ohne Anderung in andere Sprachen
ubernommen und fuhrte u. a. zu der weit verbreiteten Ansicht, daB intelligente Mars
wesen im Kampf gegen chronischen Wassermangel begonnen hatten, zur Ableitung des
Schmelzwassers der Pole ein weitverzweigtes kunstl iches Kanalsystem zu errichten.
Obwohl eigentlich schon sehr fruh auf diesen Obertragungsfehler hingewiesen wurde [1],
entbrannte ein jahrzehntelanger Streit um diese "Marskanale". Heute weiB man, daB es
sich bei ihnen um bloBe optische Tauschungen des Auges handelte, welches dazu neigt,
an der Sichtbarkeitsgrenze liegenden Details geometrische Formen zuzuschreiben.
Das Jahr 1877 war aber noch in anderer Hinsicht bedeutsam. Dem Amerikaner Asaph
Hall vom U.S. Naval Observatory in Washington, D. C. gelang im August in wenigen
Tagen Abstand die Entdeckung der beiden kleinen Marstrabanten. Dem auBeren Mond
gab Hall den Namen Deimos, dem inneren den Namen Phobos (beide treten in der
griechischen Mythologie als Begleiter des Kriegsgottes Mars auf). Wegen ihrer geringen
GroBe (Kapitel 4) waren diese beiden Monde trotz mehr als zwei Jahrhunderte ein
gehender Beobachtung den Astronomen bis dahin entgangen.
I n den letzten Jahren des 19. Jahrhunderts befaBte sich die Privatsternwarte von
Percival Lowell bei Flagstaff im amerikanischen Staat Arizona besonders eingehend
mit der Beobachtung des Mars. Lowell, der u.a. aus Bahnstorungen des Planeten Neptun
die Existenz des erst spiiter (1930) entdeckten iiuBersten Planeten Pluto berechnet
hatte, stattete sein in der klaren Wustenluft errichtetes Observatorium mit den besten
Instrumenten seiner Zeit aus. Er galt als Hauptverfechter der Vorstellung von der
kunstlichen Marskanalisierung. So blieb es nicht aus, daB man sich zu Beginn des
20. Jahrhunderts in einigen Landern ernsthafte Gedanken daruber machte, wie mit den
intelligenten Marsbewohnern in Kontakt zu treten sei. Die Errichtung gewaltiger
Spiegel zur Obermittlung von Lichtzeichen war ebenso im Gesprach wie die Verwen
dung der sibirischen Tundra oder der Sahara als weitflachige "Schultafel", versehen
mit gewaltigen (z. T. benzingefullten und angezundeten) Graben in Form mathema
tischer und anderer Symbole.
Um 1922 bestanden schon ungefahre Vorstellungen uber die Temperaturen auf dem
Mars. Der Nachbarplanet der Erde wurde als relativ kalter H immelskorper angesehen,
aber doch nicht so kalt, daB Leben unmoglich sein wurde. Die Oberflachentemperatur
am Aquator, kurz nach Mittag, wurde von einigen Astronomen auf mindestens 25°C
geschatzt. Andere jedoch, z.B. E. W. Maunder vom Greenwich Observatory, errechne
ten Werte bis zu -135°C.
Am Abend des 30. Oktober 1938 kam es in den USA wah rend einer Horfunksendung
einer Tagebuchfassung von H. G. Wells War of the Worlds fast zu einer Panik unter der
Bevolkerung. Ein Mars-Raumschiff war nach dem Roman in Grovers Mill in New Jersey
gelandet, gefolgt von zahlreichen weiteren in den Hauptstadten Amerikas. Tausende
saBen an den Empfangern und glaubten den dramatisch akzentuierten Worten von
Orson Welles als er sagte:
2
" ... I'm speaking from the roof of the Broadcasting Building, New York City. The bells you
hear are ringing to warn the people to evacuate the city as the Martians approach ... enemy
in sight above the Palisades. Five great machines ... A bulletin's handed me ... Martian
cylinders are falling all over the country ... this is the end now ... "
In den vierziger Jahren setzte G. P. Kuiper im McDonald Observatory die neu ent·
wickelte I nfrarot-Detektortechnik zum Studium der I nfrarotbereiche des elektro
magnetischen Spektrums ein. 1947 identifizierte er in der Marsatmosphare erstmals
Kohlendioxid. Spater, im Jahr 1952, publizierte Kuiper eine Zusammenfassung seiner
Infrarotuntersuchungen des Planeten. Er folgerte daraus, daB es sich bei den Eisablage
rungen an den Polen um Wassereis und nicht um Trockeneis (Kohlendioxidschnee)
handeln musse.
1m Jahr 1950 wurden Farbanderungen in den dunklen Gebieten der Marsoberflache
registriert, die man als zu- und abnehmende Vegetation deutete: das Interesse an evtl.
biologischer Aktivitat auf dem Mars war wieder neu erwacht. Verstarkt wurde es 1956
durch den Amerikaner W. M. Sinton, der im Spektrum dieser dunklen Gebiete Absorp
tionsbanden bei 3,43; 3,54 und 3,69 Mikrometer Wellenlange fand. Er interpretierte
sie als Absorptionsbanden von Kohlenwasserstoff, der organische Verbindungen ein
gegangen ist. 1m gleichen Jahr - die Beobachtungsbedingungen waren wegen der Nahe
des Mars gerade sehr gunstig - glaubte der amerikanische Astronom Richardson mit
dem 1,5 m-Teleskop auf dem Mount Wilson (Kalifornien) eine Reihe von Marskanalen
entdeckt zu haben.
1m Jahre 1957, mit dem Start des sowjetischen Erdsatelliten Sputnik 1 der Beginn des
Raumfahrtzeitalters, stellte man sich den Mars - kurzgefaBt - folgendermaBen vor:
Die Polkappen sind von einer etwa 10 cm dicken Eisschicht bedeckt; die dunklen
Regionen sind von niederer Vegetation besiedelt; bei'den hellen Flachen konnte es sich
um Mineralablagerungsstatten handeln; der Oberflachendruck betragt etwa 10 % des
irdischen Luftdruckes; niederes Leben ist durchaus moglich.
1.2 Der Mars als Himmelskorper
Schon vor Beginn der Erkundung unseres Sonnensystems durch Satelliten und Raum
flugkorper waren zahlreiche Daten des Mars durch astronomische Beobachtung und
Verfolgung seiner Bahn um die Sonne bekannt. Die wichtigsten dieser Werte sind in
Tafel 1.1 zusammengestellt, und zwar im Vergleich zu den entsprechenden Angaben
uber die Erde.
Demnach ist der Mars ein kleiner Planet, der nur etwa 10% der Erdmasse hat. Er ist im
Mittel etwa 227 Mio. km von der Sonne entfernt; seine Bahn ist viel exzentrischer als
die Erdbahn. Dadurch ergeben sich betrachtliche Unterschiede in den Jahreszeiten,
deren Lange auffallig schwankt. In Marstagen 1) gerechnet betragen sie im einzelnen:
fur die Nordhalbkugel: Fruhling 194 Tage, Sommer 177 Tage, Herbst 142 Tage und
Winter 156 Tage;
fur die Sudhalbkugel: Fruhling 142 Tage, Sommer 156 Tage, Herbst 194 Tage und
Winter 177 Tage.
Der Marswinter ist damit im Suden langer und kalter und der Sommer kurzer und
warmer als in der nordlichen Hemisphare, weil der Planet zum Zeitpunkt des Sommers
auf der Sudhalbkugel gerade das sonnennachste Stuck seiner Bahn (Perihel) durch
lauft. Eine weitere Foige der Bahnexzentrizitat ist, daB sich Mars und Erde nur aile
15-17 Jahre besonders nahe kommen konnen: bei der gunstigsten Marsopposition
1) 1 Marstag = 1,03 E rdtage.
3
Tafel 1.1
Mars Erde
Physikalische
und Bahndaten Aq uatord urchmesser km 6793 12756
des Planeten Mars Masse kg 6,418'1023 5,979 '1024
im Vergleich zur Erde
Masse (Erde = 1) - 0,107 1
Volumen (Erde = 1) - 0,15 1
mittlere Dichte g/cm3 3,93 5,519
Neigung des Aquators 0/' 23/59 23/27
gegen die Bahnebene
Rotationsperiode h: min: s 24: 37: 23 23:56:4
siderische Periode d 686,98 365,26
mittlerer Abstand von
Mio. km 227,84 149,57
der Sonne
Exzentrizitat der Bahn - 0,0934 0,0167
mittlere Bahngeschwindigkeit km/s 24,121 29,77
Neigung der Umlaufbahn 0/' 1/51 0/00
zur Ekliptik
mittlere Gr avitationskonstante m/s2 3,73 9,807
Fl uchtgeschwind igkeit km/s 5,028 11,18
spezifischer Drehimpuls cm2/s 5,48'1019 4,47'1019
gesamter Drehimpuls gcm2/s 3,517 '1046 26,73'1046
Albedo 0,152 0,36
Solarkonstante kW/m2 0,584 1,355
Zahl der Monde - 2 1
(Phobos u. Deimos)
(Stellung, in der sich die Erde genau zwischen Sonne und Mars befindet; Marsopposi
tionen folgen in Abstanden von etwa 780 Tagen) konnen sich die beiden Planeten bis
auf ungefahr 56 Mio. km nahern. Die Entfernung Erde-Mars der nachsten beiden
Oppositionen: 22. Januar 1978 97,7 Mio. km; 25. Februar 1980 101,3 Mio. km [2].
Die Achsenneigung des Mars ist nur wenig groBer als die der Erde; auch die Rotations
dauer entspricht etwa der irdischen. Das Marsjahr (siderische Umlaufzeit) dauert
wegen des groBeren Sonnenabstandes 687 Erdtage.
Die Dichte des Mars ist deutlich geringer als die mittlere Erddichte, was die relativ
geringe Fluchtgeschwindigkeit (Entweichgeschwindigkeit) erklart.
Der spezifische Drehimpuls (auf die Masseneinheit bezogen) des Mars ist wegen der
groBeren Ellipsen-Halbachse der Sonnenumlaufbahn groBer als der entsprechende Wert
der Erde. Bei Berucksichtigung der Masse errechnet sich ein gesamter Drehimpuls von
nur etwa 13 % des irdischen Vergleichswertes. Der Anteil des Mars am Gesamtdreh
impuls aller Planeten des Sonnensystems ist mit 0,011 % auBerst gering [3].
Bei den beiden kleinen Marsmonden Phobos und Deimos, die in sehr engen Umlauf
bahnen um den Planeten kreisen, handelt es sich um irregulare Korper mit zahlreichen
Kraterstrukturen. Phobos ist aus bahnmechanischer Sicht von besonderem Interesse:
seine Umlaufzeit (ca. 7,6 h) ist kleiner als die Rotationsperiode des Mars. Ein Beob·
4