Mars
Der Erde folgt als vierter Planet der Mars. Markant ist seine unter den mit bloßem Auge sichtbaren Planeten einzigartige rote Farbe, die durch den stark angerosteten, eisenoxidreichen Marsboden hervorgerufen wird. Bereits seit dem Altertum ist bekannt, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Oppositionen, bei denen Sonne, Erde und Mars sich entlang einer gedachten Linie anordnen, ein Zeitraum von zwei Jahren verstreicht. Mit einem Äquatordurchmesser von 6.794 km ist Mars nur rund halb so groß wie die Erde. Ein der Erde vergleichbarer Wechsel von Tag und Nacht ist der raschen Rotation des Planeten zu verdanken, der für eine Umdrehung 24h 37 min benötigt. Die Rotationsachse ist um 25o gegenüber der Umlaufbahn geneigt, so daß es im Laufe eines Marsjahres zu jahreszeitlichen Wechseln der Umweltbedingungen kommt. Aufgrund der längeren Umlaufzeit um die Sonne dauern die Jahreszeiten auf dem Mars etwa doppelt so lange wie auf der Erde.
Mars besitzt eine dünne Atmosphäre aus Kohlendioxid (95%), Stickstoff (3%) und Argon (1,5%), in der man Wolkenbildungen und riesige Sandstürme beobachten kann, die teilweise den gesamten Planeten erfassen. Der Luftdruck, der an der Marsoberfläche vorherrscht, wird auf der Erde erst in einer Höhe von 30 km erreicht! Die Polkappen des Mars bestehen aus gefrorenem Kohlendioxid und Wassereis. Im Laufe der ausgeprägten Jahreszeiten kommt es zu dramatischen Größenschwankungen der Polkappen, die von der Erde aus bereits mit kleineren Teleskopen verfolgt werden können.
Abb. 7: Der Mars mit seiner südlichen Polkappe. Aufnahme: A. Doerr, 21cm-Spiegelteleskop der VSW Rothwesten.
Die ersten Aufnahmen der Marsoberfläche, die Ende der 60er bei den Vorbeiflügen der Mariner-Sonden gemacht wurden, zeigten erdmondähnliche Kraterlandschaften, die von zahlreichen Einschlägen durch Meteorite und Asteroide in der Frühphase des Planeten herrührten. Erst durch die amerikanische Sonde Mariner 9 und später die Viking-Orbiter, die den Planeten in den 70er Jahren mehrfach umkreisten, zeigte sich, daß die vorangegangenen Vorbeiflüge ausnahmslos über alte, stark verkraterte Hochländer im Süden geführt hatten. Da die Hochländer immerhin 2/3 der Planetenoberfläche einnehmen, konnte sich zunächst der Eindruck einer tristen Kraterlandschaft verfestigen. Das fehlende 1/3 im Norden wird hingegen von jungen, ausgedehnten Tiefebenen, vermutlich vulkanischen Ursprungs, mit nur wenigen Kratern besetzt. Die Tiefländer werden von zwei gigantischen vulkanischen Plateaus - Tharsis und Elysium - unterbrochen, denen riesige Vulkanschilde mit bis zu 600 km Basisdurchmesser und 27 km Höhe (Olympus Mons) und gewaltige Grabenbruchsysteme bis 4000 km Länge (Valles Marineris) aufsitzen.
Abb. 8: Olympus Mons (Basisdurchmesser 600 km, Höhe 27 km) ist der größte Schildvulkan im Sonnensystem. Aufnahme: NASA/JPL.
Im Unterschied zum Erdmond weisen die Marskrater durch das Vorhandensein einer Atmosphäre zum Teil erhebliche Verwitterungsspuren auf. Heutzutage ausgetrocknete Flußläufe, die ihren Ursprung am Übergang vom Hoch- zum Tiefland haben, weisen auf katastrophale Überflutungen der Marsoberfläche durch flüssiges Wasser in einer wärmeren Frühphase des Planeten hin. Damals hatte Mars offenbar mehr Ähnlichkeit mit der Erde als jeder andere Planet im Sonnensystem. Auch wenn Ende der 70er Jahre die Suche nach möglichen Spuren vergangener biologischer Aktivität im Marsboden durch die Viking-Landegeräte ergebnislos eingestellt werden mußte, kann die frühe Entstehung einfacher bakterieller Lebensformen an der Marsoberfläche nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden.
Nach erheblichen Verzögerungen durch nur teilweise erfolgreiche oder gänzlich fehlgeschlagene Marsmissionen erhielt die Marsforschung Mitte 1996 neuen Auftrieb, als die Entdeckung vermeintlicher Anzeichen frühen bakteriellen Lebens in einem über 4 Milliarden Jahre alten Meteoriten mit der Bezeichnung ALH84001 bekannt wurde. Dieser kartoffelgroße Gesteinsbrocken wurde höchstwahrscheinlich vor etwa 16 Millionen Jahren durch einen gewaltigen Meteoriteneinschlag aus der alten Hochlandkruste des Mars herausgebrochen und in den Weltraum geschleudert. Eine genauere Untersuchung von Kalkeinschlüssen des Meteoriten erbrachte neben fadenförmigen Versteinerungen, die trotz ihrer 100fach geringeren Größe irdischen Bakterien ähneln, auch kompliziert aufgebaute organische Moleküle, die eine notwendige Voraussetzung für die Existenz von Leben darstellen. Organische Moleküle wurden kürzlich in einem weiteren Marsmeteoriten mit der Bezeichnung EETA79001 aufgespürt, der im Gegensatz zu ALH84001 jedoch nur ein Alter von wenigen 100 Millionen Jahren hat. Manche Forscher wollen darin einen Hinweis für die "Verseuchung" der Marskruste mit organischen Verbindungen durch einfache bakterielle Lebensformen sehen, die bis in die jüngste geologische Vergangenheit reichte.
Ein weltweites Medieninteresse am Mars wurde mit der airbaggestützten Landung der Mars Pathfinder Sonde Anfang Juli 1997 in der Geröllwüste Ares Vallis, am Zusammenfluß zweier ausgetrockneter Flußsysteme, ausgelöst. Mit dem Minirover Sojourner wurden unter anderem zahlreiche Gesteinsblöcke in der Nähe der Landeeinheit angefahren, um mit Hilfe des eingebauten APX-Spektrometers die chemische Zusammensetzung der Marskruste zu bestimmen. Dabei zeigte sich überraschend, daß die Entwicklung der Marskruste wesentlich komplizierter ablief, als dies aufgrund der Analyse der Marsmeteorite anzunehmen war. Die Marsgesteine ähneln am ehesten irdischen Andesiten, also mehrfach umgeschmolzenen siliziumreichen vulkanischen Gesteinen, die zu je 1/3 aus Silizium, Magnesium und Eisen bestehen.
Abb. 9: Sol 19/20: Rendevouz des Minirovers Sojourner (30cm x 40cm x 60cm) mit dem Gesteinsblock Yogi. Aufnahme: NASA/JPL.
Während ihrer knapp zweimonatigen Lebensdauer wurde die Landeeinheit mehrmals von der Erde aus angepeilt, um die genaue Ausrichtung der Marsrotationsachse zu bestimmen. Ähnliche Messungen wurden bereits in den 70er Jahren an den beiden Viking-Landern vorgenommen. Da Mars unter dem Einfluß der Sonnenanziehungskraft eine als Präzession bezeichnete Taumelbewegung vollführt, ändert sich die Orientierung der Rotationsachse aber mit der Zeit, wobei sie einen Raumkegel zu umschreiben scheint. Durch den Vergleich der neuen Positionsdaten mit den gut 20 Jahre alten Viking-Messungen konnte die Geschwindigkeit der Präzessionsbewegung nun erstmals mit hoher Genauigkeit abgeschätzt werden. Da die Präzessionsgeschwindigkeit von der Massenverteilung im Marsinneren abhängt, ergeben sich aus der Kenntis dieser Größe wichtige Anhaltspunkte für den inneren Aufbau des Planeten. Nach heutiger Vorstellung verfügt Mars über einen flüssigen, schwefelreichen Eisenkern hoher Dichte, der 1/5 der Gesamtmasse ausmacht und von einem weniger dichten, eisenoxidreichen Gesteinsmantel eingeschlossen wird.
Mars wird von zwei kleinen, unregelmäßig geformten Monden namens Phobos und Deimos begleitet, die höchstwahrscheinlichkeit aus dem benachbarten Planetoidengürtel eingefangen worden sind.