Sonnensystem

Mars: Was den roten Planeten für die Forschung so interessant macht

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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 Weltraumforschung steht.

Frankfurt – 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 sogenannter terrestrischer oder Gesteinsplanet. Dafür gelten folgende Kriterien: Der Mars hat eine feste Oberfläche, er hat durch die Schwerkraft annähernd eine Kugelform und besteht im Wesentlichen aus Stein.

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

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.

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 erkennen, 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 Kilometern und soll etwa eineinhalb Kilometer dick sein. Im Mars-Sommer schmelzen die Polkappen teilweise ab, während 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 vom US-Astronomen Asaph Hall entdeckt. Benannt wurden sie nach den beiden Begleitern, die den Wagen des Kriegsgottes Ares (lateinisch Mars) ziehen.

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

Phobos und Deimos sind unregelmäßig geformte Felsbrocken, bei beiden könnte es sich um Asteroiden handeln, die vom Mars „eingefangen“ wurden. Fachleute 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 so weit ist. Deimos dagegen entfernt sich langsam vom Mars.

Phobos umkreist in sieben Stunden einmal den Mars - von jedem Punkt auf dem roten Planeten kann man mindestens eine Sonnenfinsternis pro Jahr sehen. Und bei einer solchen Sonnenfinsternis geschehen seltsame Dinge: Beispielsweise schlug das Mars-Seismometer des Landers „InSight“ an.

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

Fachleute 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 aufgewirbelte 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 gewesen sein.

Mars: Diese Rover und Raumsonden erforschen den roten Planeten

Der Mars ist der Planet, der von den meisten menschlichen Gerätschaften erforscht wird. Zahlreiche Orbiter umkreisen den roten Planeten und auch auf seiner Oberfläche sind mehrere Rover und andere Forschungsgeräte aktiv.
Der Mars ist der Planet, der von den meisten menschlichen Gerätschaften erforscht wird. Zahlreiche Orbiter umkreisen den roten Planeten und auch auf seiner Oberfläche sind mehrere Rover und andere Forschungsgeräte aktiv. © dpa/Nasa/Hubble
Der Orbiter „2001 Mars Odyssey“ umkreist den roten Planeten seit – sein Name verrät es teilweise – Oktober 2001. Die Nasa-Sonde dient unter anderem als Relaisstation zur Datenübertragung des Nasa-Rovers „Curiosity“ und der Raumsonde „InSight“. „Mars Odyssey“ ist die langlebigste Mars-Mission, der Treibstoff der Sonde soll Nasa-Schätzungen zufolge bis 2025 ausreichen. (Künstlerische Darstellung der Sonde im Mars-Orbit)
Der Orbiter „2001 Mars Odyssey“ umkreist den roten Planeten seit – sein Name verrät es teilweise – Oktober 2001. Die Nasa-Sonde dient unter anderem als Relaisstation zur Datenübertragung des Nasa-Rovers „Curiosity“ und der Raumsonde „InSight“. „Mars Odyssey“ ist die langlebigste Mars-Mission, der Treibstoff der Sonde soll Nasa-Schätzungen zufolge bis 2025 ausreichen. (Künstlerische Darstellung der Sonde im Mars-Orbit) © Imago/agefotostock
Seit Dezember 2003 befindet sich die Raumsonde „Mars Express“ der europäischen Raumfahrtorganisation Esa in einer Umlaufbahn um den Mars. Hauptaufgabe der Sonde war die vollständige Kartografierung des Mars. Außerdem erforscht „Mars Express“ die Atmsophäre und Oberfläche des Mars. An Bord befand sich auch das Landegerät „Beagle 2“, dessen Landung nicht erfolgreich war. Die Mission von „Mars Express“ wurde bereits mehrfach verlängert, bestätigt ist eine Laufzeit bis mindestens Ende 2022, eine Erweiterung bis Ende 2025 scheint möglich. (Stand: Mai 2022)
Seit Dezember 2003 befindet sich die Raumsonde „Mars Express“ der europäischen Raumfahrtorganisation Esa in einer Umlaufbahn um den Mars. Hauptaufgabe der Sonde war die vollständige Kartografierung des Mars. Außerdem erforscht „Mars Express“ die Atmsophäre und Oberfläche des Mars. An Bord befand sich auch das Landegerät „Beagle 2“, dessen Landung nicht erfolgreich war. Die Mission von „Mars Express“ wurde bereits mehrfach verlängert, bestätigt ist eine Laufzeit bis mindestens Ende 2022, eine Erweiterung bis Ende 2025 scheint möglich. (Stand: Mai 2022) © dpa/Esa
„Maven“ (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) heißt die Nasa-Raumsonde, die speziell zur Erforschung der Atmosphäre zum Mars geschickt wurde. Seit September 2014 umkreist „Maven“ den Mars und ist in dieser Zeit vier Mal in die Atmosphäre des roten Planeten hineingetaucht. „Mavens“ Struktur basiert auf ihren Vorgänger-Orbitern „Mars Reconnaissance Orbiter“ und „2001 Mars Odyssey“. Am 6. Dezember 2025 verlor die NASA den Kontakt zur Raumsonde – ob der Kontakt wiederhergestellt werden kann, ist unklar, scheint aber unwahrscheinlich (Stand: März 2026).
„Maven“ (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) heißt die Nasa-Raumsonde, die speziell zur Erforschung der Atmosphäre zum Mars geschickt wurde. Seit September 2014 umkreist „Maven“ den Mars und ist in dieser Zeit vier Mal in die Atmosphäre des roten Planeten hineingetaucht. „Mavens“ Struktur basiert auf ihren Vorgänger-Orbitern „Mars Reconnaissance Orbiter“ und „2001 Mars Odyssey“. © Nasa/Goddard
Eine weitere Nasa-Raumsonde, die den Mars umkreist, ist MRO, der „Mars Reconnaissance Orbiter“. Sie erreichte im März 2006 ihren Orbit und sollte den Mars kartografieren. Die hochauflösende Kamera an Bord erlaubte es der Nasa auch, interessante Landestellen für nachfolgende Missionen wie den Rover „Curiosity“ zu finden. MRO hat auch ein Radar an Bord, mit dem der Orbiter dicht unter der Mars-Oberfläche nach Wasser und Eis sucht.
Eine weitere Nasa-Raumsonde, die den Mars umkreist, ist MRO, der „Mars Reconnaissance Orbiter“. Sie erreichte im März 2006 ihren Orbit und sollte den Mars kartografieren. Die hochauflösende Kamera an Bord erlaubte es der Nasa auch, interessante Landestellen für nachfolgende Missionen wie den Rover „Curiosity“ zu finden. MRO hat auch ein Radar an Bord, mit dem der Orbiter dicht unter der Mars-Oberfläche nach Wasser und Eis sucht. © Imago/agefotostock
Der Nasa-Rover „Curiosity“ (offiziell: „Mars Science Laboratory“, MSL) ist im August 2012 auf dem Mars gelandet. Er ist weitgehend autonom und hat zehn Instrumente zur Untersuchung von Gestein, Atmosphäre und Strahlung an Bord. Außerdem kann „Curiosity“ Spektrografen, Kameras und meteorologische Instrumente auf dem Mars einsetzen. „Curiosity“ hat etwa die Größe eines Kleinwagens und wiegt etwa 900 Kilogramm. Bei seiner Landung war der Rover das schwerste von Menschen geschaffene Objekt auf dem Mars. Mittlerweile gilt sein Nachfolger, der Rover „Perseverance“, als schwerstes Objekt auf dem Mars.
Der Nasa-Rover „Curiosity“ (offiziell: „Mars Science Laboratory“, MSL) ist im August 2012 auf dem Mars gelandet. Er ist weitgehend autonom und hat zehn Instrumente zur Untersuchung von Gestein, Atmosphäre und Strahlung an Bord. Außerdem kann „Curiosity“ Spektrografen, Kameras und meteorologische Instrumente auf dem Mars einsetzen. „Curiosity“ hat etwa die Größe eines Kleinwagens und wiegt etwa 900 Kilogramm. Bei seiner Landung war der Rover das schwerste von Menschen geschaffene Objekt auf dem Mars. Mittlerweile gilt sein Nachfolger, der Rover „Perseverance“, als schwerstes Objekt auf dem Mars. © Nasa/JPL
erreichte im September 2014 ihre Umlaufbahn um den Mars und hatte damit bereits ihr Hauptziel erfüllt: „Mangalyaan“ sollte erfolgreich in einen stabilen Orbit um den Mars einschwenken. Indien erprobt mit der Sonde weitere Techniken, unter anderem Kommunikation und Navigation, die Durchführung einer interplanetaren Mission sowie die Integration von autonomen Funktionen.
Die indische Raumsonde „Mars Orbiter Mission“ (MOM) wird inoffiziell auch „Mangalyaan“ („Mars-Gefährt“) genannt. Sie erreichte im September 2014 ihre Umlaufbahn um den Mars und hatte damit bereits ihr Hauptziel erfüllt: „Mangalyaan“ sollte erfolgreich in einen stabilen Orbit um den Mars einschwenken. Indien erprobt mit der Sonde weitere Techniken, unter anderem Kommunikation und Navigation, die Durchführung einer interplanetaren Mission sowie die Integration von autonomen Funktionen. Die Mission gilt seit Anfang Oktober 2022 offiziell als beendet, der Kontakt zum Orbiter ist abgebrochen. © Imago/Hindustan Times
Der „ExoMars Trace Gas Orbiter“ (TGO) ist die zweite europäische Raumsonde, die den Mars umkreist. Im Oktober 2016 ist der Orbiter, der eine Zusammenarbeit zwischen Esa und der russischen Roskosmos darstellt, im Mars-Orbit angekommen. Er untersucht die Mars-Atmosphäre im Allgemeinen und blickt speziell auf Spurengase wie Methan, die eine biologische oder geologische Ursache haben könnten. Der Orbiter hatte den Lander „Schiaparelli“ dabei, dessen Landung auf dem Mars jedoch scheiterte. „TGO“ sollte auch dabei helfen, mögliche Landestellen für den europäischen ExoMars-Rover „Rosalind Franklin“ zu finden. Dieser Rover sollte im Herbst 2022 zum Mars starten, doch die Zusammenarbeit zwischen Esa und Russland wurde wegen des Ukraine-Kriegs auf Eis gelegt. Was mit „Rosaldin Franklin“ geschieht, ist noch unklar. (Stand: Mai 2022)
Der „ExoMars Trace Gas Orbiter“ (TGO) ist die zweite europäische Raumsonde, die den Mars umkreist. Im Oktober 2016 ist der Orbiter, der eine Zusammenarbeit zwischen Esa und der russischen Roskosmos darstellt, im Mars-Orbit angekommen. Er untersucht die Mars-Atmosphäre im Allgemeinen und blickt speziell auf Spurengase wie Methan, die eine biologische oder geologische Ursache haben könnten. Der Orbiter hatte den Lander „Schiaparelli“ dabei, dessen Landung auf dem Mars jedoch scheiterte. „TGO“ sollte auch dabei helfen, mögliche Landestellen für den europäischen ExoMars-Rover „Rosalind Franklin“ zu finden. Dieser Rover sollte im Herbst 2022 zum Mars starten, doch die Zusammenarbeit zwischen Esa und Russland wurde wegen des Ukraine-Kriegs auf Eis gelegt. Was mit „Rosaldin Franklin“ geschieht, ist noch unklar. (Stand: Mai 2022) © Imago/ZUMA Wire
Auch die Vereinigten Arabischen Emirate (VAE) haben eine eigene Mars-Mission: Die „The Emirates Mars Mission“ besteht aus dem Mars-Orbiter „Hope“, der seit Februar 2021 den roten Planeten umkreist. Mit der Ankunft der Raumsonde im Mars-Orbit wurden die VAE zum erst fünften Land überhaupt, das den Mars erreicht hat. Der Name „Hope“ soll „eine optimistische Nachricht an Millionen junger Araber schicken“, hieß es vor dem Start.
Auch die Vereinigten Arabischen Emirate (VAE) haben eine eigene Mars-Mission: Die „The Emirates Mars Mission“ besteht aus dem Mars-Orbiter „Hope“, der seit Februar 2021 den roten Planeten umkreist. Mit der Ankunft der Raumsonde im Mars-Orbit wurden die VAE zum erst fünften Land überhaupt, das den Mars erreicht hat. Der Name „Hope“ soll „eine optimistische Nachricht an Millionen junger Araber schicken“, hieß es vor dem Start. © Imago/Kyodo News
Im Jahr 2021 ist China ein Doppelerfolg gelungen: Der Orbiter „Tianwen-1“ erreichte im Februar des Jahres den Mars. An Bord: Ein Rover, der drei Monate später auf dem Mars landete. Die Raumsonde „Tianwen-1“ umkreist den Mars und schickt nicht nur wissenschaftliche Daten zur Erde, sondern auch so manches Selfie aus dem Mars-Orbit, das auf der Erde für Aufsehen sorgt.
Im Jahr 2021 ist China ein Doppelerfolg gelungen: Der Orbiter „Tianwen-1“ erreichte im Februar des Jahres den Mars. An Bord: Ein Rover, der drei Monate später auf dem Mars landete. Die Raumsonde „Tianwen-1“ umkreist den Mars und schickt nicht nur wissenschaftliche Daten zur Erde, sondern auch so manches Selfie aus dem Mars-Orbit, das auf der Erde für Aufsehen sorgt. © Imago/Xinhua
Das Jahr 2021 war ein Mars-Jahr: Auch die US-Raumfahrtorganisation Nasa hat es sich nicht nehmen lassen, in diesem Jahr einen Rover auf dem roten Planeten zu landen. „Mars 2020“ heißt die Mission, zu der der Rover „Perseverance“ gehört. Er ist im Februar 2021 im Jezero-Krater auf der nördlichen Marshalbkugel gelandet und hat von dort bereits bedeutende wissenschaftliche Erkenntnisse geliefert – unter anderem, dass er tatsächlich wie vermutet in einem ausgetrockneten Mars-See gelandet ist. „Perseverance“ soll nach Spuren früheren Lebens auf dem Mars suchen und gleichzeitig Gesteinsproben für einen späteren Transport zur Erde einlagern. Mit dabei hatte der Rover den kleinen Hubschrauber „Ingenuity“ (siehe nächstes Bild).
Das Jahr 2021 war ein Mars-Jahr: Auch die US-Raumfahrtorganisation Nasa hat es sich nicht nehmen lassen, in diesem Jahr einen Rover auf dem roten Planeten zu landen. „Mars 2020“ heißt die Mission, zu der der Rover „Perseverance“ gehört. Er ist im Februar 2021 im Jezero-Krater auf der nördlichen Marshalbkugel gelandet und hat von dort bereits bedeutende wissenschaftliche Erkenntnisse geliefert – unter anderem, dass er tatsächlich wie vermutet in einem ausgetrockneten Mars-See gelandet ist. „Perseverance“ soll nach Spuren früheren Lebens auf dem Mars suchen und gleichzeitig Gesteinsproben für einen späteren Transport zur Erde einlagern. Mit dabei hatte der Rover den kleinen Hubschrauber „Ingenuity“ (siehe nächstes Bild). © Nasa/JPL
Auch der kleine Helikopter „Ingenuity“ erforscht den Mars. Die Drohne ist gemeinsam mit dem Nasa-Rover „Perseverance“ auf dem roten Planeten gelandet und erkundet den Mars seit dem ersten Flug im April 2021 aus der Luft. Angedacht als Technologiedemonstration, für die bis zu fünf Flüge geplant waren, übertrifft „Ingenuity“ alle Erwartungen. Mehr als 20 Flüge über den Mars hat der Hubschrauber bereits absolviert und erkundet mittlerweile für den Rover „Perseverance“ künftige Strecken.
Auch der kleine Helikopter „Ingenuity“ erforscht den Mars. Die Drohne ist gemeinsam mit dem Nasa-Rover „Perseverance“ auf dem roten Planeten gelandet und erkundet den Mars seit dem ersten Flug im April 2021 aus der Luft. Angedacht als Technologiedemonstration, für die bis zu fünf Flüge geplant waren, übertrifft „Ingenuity“ alle Erwartungen. Mehr als 20 Flüge über den Mars hat der Hubschrauber bereits absolviert und erkundet mittlerweile für den Rover „Perseverance“ künftige Strecken. © Nasa/JPL
Er ist derzeit der neueste Forscher auf dem Mars: Der chinesische Rover „Zhurong“ ist im Mai 2021 gelandet, nachdem er seit Februar 2021 gemeinsam mit der Raumsonde „Tianwen-1“ den Mars umkreiste. „Zhurong“ ist der erste chinesische Rover auf dem Mars. Zu seinen Missionszielen gehört die Untersuchung von Strukturen unterhalb der Marsfläche, auch die chemische Zusammensetzung des Oberflächenmaterials interessiert die beteiligten Forschenden. Der Rover arbeitet zusammen mit der Raumsonde „Tianwen-1“ an der Suche von Mineralien, die durch Interaktion mit Oberflächenwasser entstanden sind.
Der chinesische Rover „Zhurong“ ist im Mai 2021 gelandet, nachdem er seit Februar 2021 gemeinsam mit der Raumsonde „Tianwen-1“ den Mars umkreiste. „Zhurong“ ist der erste chinesische Rover auf dem Mars. Zu seinen Missionszielen gehört die Untersuchung von Strukturen unterhalb der Marsfläche, auch die chemische Zusammensetzung des Oberflächenmaterials interessiert die beteiligten Forschenden. Der Rover arbeitet zusammen mit der Raumsonde „Tianwen-1“ an der Suche von Mineralien, die durch Interaktion mit Oberflächenwasser entstanden sind. Seit Mai 2022 befindet er sich in einem Winterschlaf, aus dem er bisher (Stand: Ende April 2023) nicht erwacht ist. Geplant war, dass er im Dezember 2022 wieder erwacht. © Imago/ZUMA Press

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. Die Esa-Raumsonde „Trace Gas Orbiter“ hat unter diesem „Grand Canyon des Mars“ große Mengen Wasser entdeckt.

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. Forschende 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 Forschende, 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 Fachleute 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 älteste aktive Mars-Rover: „Curiosity“

Im Sommer 2012 ist „Curiosity“ auf dem Mars gelandet. Der Nasa-Rover war seit dem Ende von „Opportunity“ im Jahr 2018 für einige Zeit der letzte verbliebene aktive Rover auf dem Mars. Doch im Februar 2021 erhielt er Unterstützung: Die Nasa schickte den Mars-Rover „Perseverance“, der lange Zeit unter dem Namen „Mars 2020“-Rover bekannt war, zum roten Planeten (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 erforschte den roten Planeten bis Dezember 2022 unter anderem mit einem Seismometer und einer Wärmeflusssonde. So sollte 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). Unter anderem konnte „InSight“ zeigen, wie das Innere des Mars aufgebaut ist.

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 Mars seit September 2014
  • „ExoMars Trace Gas Orbiter“ (Esa/Roskosmos): Umkreist den Mars seit Oktober 2016
  • „Tianwen-1“ (CNSA, China): Umkreist den Mars seit Februar 2021
  • „Hope“ (Vereinigte Arabische Emirate): Umkreist den Mars seit Februar 2021

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 so weit: 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. Ein günstiges Transferfenster zum Mars öffnete sich vom 17. Juli bis 5. August 2020. Gleich drei Missionen haben dieses günstige Fenster genutzt:

  • „Mars 2020“: Mars-Rover „Perseverance“ und Helikopter „Ingenuity“ 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. Die Mission sollte das nächste günstige Transferfenster im Herbst 2022 nutzen, aufgrund des Ukraine-Kriegs beendete die Esa jedoch die Zusammenarbeit mit Roskosmos, der Start des Rovers wurde weiter verschoben.

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

Nach den großen Erfolgen mit den Mars-Rovern „Spirit“, „Opportunity“ und „Curiosity“ schickte die US-Raumfahrtorganisation Nasa im Jahr 2020 erneut einen Rover zum Mars. „Perseverance“ heißt der Rover, 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. Im Februar 2021 landete er auf dem roten Planeten, mit dabei hatte er unter anderem einen kleinen Helikopter namens „Ingenuity“, der den ersten (und viele weitere) motorisierten Flug auf einem fremden Planeten unternahm. Seit Januar 2024 ist die Mission des Hubschraubers beendet.

Ein besonders interessanter Aspekt der Mission von Mars-Rover „Perseverance“, der vor seiner Landung die „sieben Minuten des Schreckens“ durchstehen musste: Der Rover soll Gesteinsproben so vorbereiten, dass künftige Missionen sie zur Erde zurückbringen können. Außerdem hat der Mars-Rover eine Technik getestet, die für mögliche bemannte Flüge zum Mars relevant werden dürfte: Der Rover hat Sauerstoff aus der Mars-Atmosphäre gewonnen.

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

Die USA haben bereits einige Erfahrung mit dem Mars gesammelt, für China war der rote Planet dagegen lange Neuland. Das sollte sich 2020 ändern: Die Nation, die bei der Erforschung des Monds bereits viel Erfahrung gesammelt hat, schickte im Mars-Transferfesnter 2020 gleich eine Dreifach-Mission zum Mars: „Tianwen-1“ („Himmelsfrage 1“) ist eine Kombination aus einem Mars-Orbiter, einem Landegerät und einem Mars-Rover. Chinas Mars-Mission soll vor allem dazu dienen, Technologien zu erproben.

Die Ziele waren 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. Der Orbiter befindet sich seit Februar 2021 in der Umlaufbahn des Mars, der Rover ist im Mai 2021 auf dem roten Planeten gelandet. Im Dezember 2022 ist der Rover aus einem Winterschlaf nicht mehr aufgewacht.

Vereinigte Arabische Emirate schicken Mission „Hope“ zum Mars

Noch weniger Erfahrung als China hat der Dritte im Bunde: Die Vereinigten Arabischen Emirate schickten 2020 die Raumsonde „al-Amal“ („Hope“, also „Hoffnung“) zum Mars. „Hope“ ist die erste Mars-Mission eines westasiatischen Landes und eines Landes mit einer muslimischen oder arabischen Bevölkerungsmehrheit. Die Aufgabe, die die Mars-Sonde erfüllen sollte, ist verhältnismäßig einfach: Sie soll den Mars umkreisen, das tägliche Wetter und die Klimazyklen auf dem Mars untersuchen und ein Auge auf Wetterereignisse in der niedrigen Mars-Atmosphäre haben. Die Sonde umkreist den Mars seit Februar 2021.

„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. Sowohl die chinesische als auch die arabische Mission haben den Mars planmäßig im Februar 2021 erreicht.

Warum der Mars für die Forschung so interessant ist

Bleibt noch eine Frage: Warum der Mars? Warum hat es ausgerechnet der rote Planet den Forschenden 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 Forschenden 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 Solarpaneelen 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. (Tanja Banner)

Rubriklistenbild: © NASA/JPL/USGS

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