Mars

Der Mars, der vierte Planet von der Sonne aus, wird aufgrund seiner charakteristischen orangeroten Färbung umgangssprachlich als „Roter Planet“ bezeichnet. Dieser Erdkörper weist ein wüstenähnliches, felsiges Gelände auf und verfügt über eine dünne Atmosphäre, die überwiegend aus Kohlendioxid (CO2) besteht. Der durchschnittliche atmosphärische Oberflächendruck beträgt nur wenige Tausendstel des Erddrucks, die Temperaturen schwanken zwischen −153 und 20 °C (−243 und 68 °F) und er ist durch eine erhöhte kosmische Strahlung gekennzeichnet. Während der Mars Wasser in seinem Untergrund und als spärlichen atmosphärischen Bestandteil zurückhält, was sich in Zirruswolken, Nebel, Frost und ausgedehnten polaren Permafrost- und Eiskappen (zu denen saisonaler CO2-Schnee gehört) manifestiert, gibt es keine dauerhaften Mengen flüssigen Oberflächenwassers. Die Oberflächengravitation des Planeten beträgt etwa ein Drittel der der Erde oder das Doppelte der des Mondes. Mit einem Durchmesser von 6.779 km (4.212 Meilen) ist der Mars etwa halb so groß wie die Erde und doppelt so groß wie der Mond und besitzt eine Oberfläche, die der gesamten Landmasse der Erde entspricht.

Mars ist der vierte Planet von der Sonne aus. Aufgrund seines orangeroten Aussehens ist er auch als „Roter Planet“ bekannt. Der Mars ist ein wüstenähnlicher Gesteinsplanet mit einer dünnen Atmosphäre, die hauptsächlich aus Kohlendioxid (CO§56§) besteht. Auf der durchschnittlichen Erdoberfläche beträgt der atmosphärische Druck einige Tausendstel des Erddrucks, die atmosphärische Temperatur liegt zwischen –153 und 20 °C (–243 und 68 °F) und die kosmische Strahlung ist hoch. Der Mars speichert etwas Wasser, sowohl im Boden als auch dünn in der Atmosphäre, und bildet Zirruswolken, Nebel, Frost, größere Polregionen mit Permafrost und Eiskappen (mit saisonalem CO§910§-Schnee), aber keine Körper mit flüssigem Oberflächenwasser. Seine Oberflächengravitation beträgt etwa ein Drittel der Erde oder das Doppelte der des Mondes. Sein Durchmesser beträgt 6.779 km (4.212 Meilen) und entspricht etwa der Hälfte des Erddurchmessers oder dem Doppelten des Mondes, und seine Oberfläche ist so groß wie das gesamte Festland der Erde.

Feine Staubpartikel sind sowohl auf der Marsoberfläche als auch in der Atmosphäre allgegenwärtig und werden von den schwachen Winden des Planeten trotz seiner geringen Anziehungskraft leicht mobilisiert und verteilt. Das Marsgelände weist eine deutliche Nord-Süd-Teilung auf, die als Mars-Dichotomie bekannt ist und durch relativ flache, tief liegende Ebenen auf der Nordhalbkugel und stark kraterartige Hochländer auf der Südhalbkugel gekennzeichnet ist. Geologisch gesehen weist der Mars eine mäßige Aktivität auf, die durch unterirdische Marsbeben belegt wird, und weist zahlreiche kolossale erloschene Vulkane auf, darunter Olympus Mons (21,9 km hoch) sowie einen der ausgedehntesten Canyons des Sonnensystems, Valles Marineris (4.000 km oder 2.500 Meilen lang). Der Planet wird von zwei kleinen, unregelmäßig geformten natürlichen Satelliten umkreist: Phobos und Deimos. Da der Mars eine beträchtliche axiale Neigung von 25 Grad aufweist, unterliegt er saisonalen Schwankungen, die denen auf der Erde (die eine axiale Neigung von 23,5 Grad aufweist) ähneln. Ein Mars-Sonnenjahr umfasst 1,88 Erdenjahre (entspricht 687 Erdentagen), während ein Mars-Sonnentag oder Sol 24,6 Stunden dauert.

Der Mars entstand vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, zeitgleich mit der Entstehung anderer Planeten im Sonnensystem. Die Mars-Noach-Zeit, die sich vor 4,5 bis 3,5 Milliarden Jahren erstreckte, war durch ausgedehnte Meteoreinschläge, die Entwicklung von Tälern, erhebliche Erosion, die potenzielle Existenz von Wasserozeanen und den schließlichen Verlust ihrer Magnetosphäre gekennzeichnet. Anschließend kam es in der hesperischen Periode, die vor 3,5 Milliarden Jahren begann und vor 3,3 bis 2,9 Milliarden Jahren endete, zu einer allgegenwärtigen vulkanischen Aktivität und katastrophalen Überschwemmungsereignissen, die riesige Abflusskanäle bildeten. Die Amazonas-Periode, die bis heute andauert, stellt den vorherrschenden Einfluss auf die geologischen Prozesse des Planeten dar. Angesichts der komplexen geologischen Geschichte des Mars ist die Aussicht auf früheres oder noch vorhandenes Leben auf dem Planeten weiterhin Gegenstand strenger wissenschaftlicher Untersuchungen, wobei bestimmte potenzielle Indikatoren einer zusätzlichen Prüfung bedürfen.

Historisch gesehen wurde der Mars von der Erde aus als auffälliger roter „wandernder Stern“ beobachtet, was zu unterschiedlichen kulturellen Interpretationen und Assoziationen zwischen den Zivilisationen führte. Die erste Mission zum Mars, Mars 1, startete 1963, doch während des Transits ging die Kommunikation mit der Raumsonde verloren. Eine erfolgreiche Vorbeiflug-Erkundung des Mars gelang erstmals 1965 durch Mariner 4. Mariner 9 war die erste Raumsonde, die einen anderen Himmelskörper als Mond, Sonne oder Erde umkreiste, als sie 1971 in die Marsumlaufbahn eintrat; Im selben Jahr kam es auch zum ersten unkontrollierten Einschlag (Mars 2) und zur ersten erfolgreichen Landung (Mars 3) auf dem Planeten. Robotersonden sind seit 1997 kontinuierlich auf dem Mars im Einsatz. In regelmäßigen Abständen waren über zehn Sonden gleichzeitig im Orbit oder auf der Marsoberfläche im Einsatz und übertrafen damit die Anzahl aktiver Missionen auf jedem anderen Planeten außerhalb der Erde. Der Mars wird häufig als potenzielles Ziel für künftige bemannte Erkundungsmissionen identifiziert, obwohl derzeit keine derartigen Unternehmungen geplant sind.

Naturgeschichte

Formation

Wissenschaftliche Theorien gehen davon aus, dass der Mars während der Entstehung des Sonnensystems durch einen stochastischen Prozess außer Kontrolle geratener Akkretion entstand, an der Material aus der protoplanetaren Scheibe beteiligt war, die die Sonne umkreist. Der Planet weist mehrere einzigartige chemische Eigenschaften auf, die auf seine spezifische Lage im Sonnensystem zurückzuführen sind. Elemente mit relativ niedrigen Siedepunkten, darunter Chlor, Phosphor und Schwefel, kommen auf dem Mars wesentlich häufiger vor als auf der Erde; Es wird vermutet, dass der energiereiche Sonnenwind der entstehenden Sonne diese Elemente nach außen trieb.

Spätes schweres Bombardement

Nach der Planetenentstehung hat das innere Sonnensystem möglicherweise eine Periode durchlaufen, die als „Late Heavy Bombardment“ bekannt ist. Ungefähr 60 % der Marsoberfläche weisen Spuren von Einschlägen aus dieser Zeit auf, wobei riesige darunter liegende Einschlagsbecken wahrscheinlich einen Großteil des verbleibenden Geländes charakterisieren. Dennoch bestreiten neuere Modellrechnungen die Existenz des „Late Heavy Bombardment“. Wichtige Hinweise deuten auf ein riesiges Einschlagbecken auf der Nordhalbkugel des Mars hin, das 10.600 mal 8.500 Kilometer (6.600 mal 5.300 Meilen) misst. Dieses Merkmal, etwa viermal so groß wie das Südpol-Aitken-Becken des Mondes, wäre das größte bisher entdeckte Einschlagbecken, wenn seine Existenz bestätigt würde. Es wird angenommen, dass sich dieses Becken vor etwa vier Milliarden Jahren gebildet hat, als der Mars von einem Himmelskörper in Pluto-Größe getroffen wurde. Es wird angenommen, dass dieses katastrophale Ereignis die Dichotomie der Marshalbkugel verursacht und das glatte Borealis-Becken geschaffen hat, das 40 % der Planetenoberfläche bedeckt.

Eine Studie aus dem Jahr 2023, die auf der Bahnneigung von Deimos, einem kleinen Marsmond, basiert, liefert Hinweise darauf, dass der Mars vor 3,5 bis 4 Milliarden Jahren ein Ringsystem besessen haben könnte. Es wird angenommen, dass dieses hypothetische Ringsystem aus einem Mond entstanden ist, der zwanzigmal massereicher als Phobos ist und vor Milliarden von Jahren den Mars umkreiste, wobei Phobos selbst möglicherweise ein Überbleibsel dieses alten Rings darstellt.

Geologische Perioden

Epochen:

Die geologische Geschichte des Mars wird üblicherweise in mehrere Perioden unterteilt, wobei die folgenden drei als primär identifiziert werden:

• Noachische Periode: Diese Periode vor 4,5 bis 3,5 Milliarden Jahren markiert die Entstehung der ältesten erhaltenen Marsoberflächen. Gebiete aus dem Noachium sind stark von großen Einschlagskratern übersät. Die Tharsis-Ausbuchtung, ein bedeutendes vulkanisches Hochland, soll sich vermutlich in dieser Epoche gebildet haben, in der es in späteren Stadien auch zu ausgedehnten Überschwemmungen durch flüssiges Wasser kam. Der Name der Periode leitet sich von Noachis Terra ab.
• Hesperian-Zeit: Die Hesperian-Zeit erstreckt sich von vor 3,5 Milliarden Jahren bis vor 3,3 bis 2,9 Milliarden Jahren und ist durch die Bildung ausgedehnter Lavaebenen gekennzeichnet. Es ist nach Hesperia Planum benannt.
• Amazonas-Zeitraum: Dieser Zeitraum erstreckt sich von vor 3,3 bis 2,9 Milliarden Jahren bis zur Gegenwart. Amazonasregionen zeichnen sich durch eine geringe Dichte an Meteoriteneinschlagskratern aus, weisen jedoch erhebliche geologische Unterschiede auf. Olympus Mons bildete sich in dieser Epoche, begleitet von anderen Lavaströmen über den Mars. Der Zeitraum ist nach Amazonis Planitia benannt.

Aktuelle geologische Aktivität

Geologische Aktivität bleibt auf dem Mars bestehen. In den Athabasca Valles gibt es blattförmige Lavaströme, die etwa 200 Millionen Jahre alt sind. Darüber hinaus kam es vor weniger als 20 Millionen Jahren zu Wasserflüssen innerhalb der Cerberus-Fossae-Gräben, was auf jüngste vulkanische Einbrüche hindeutet. Der Mars Reconnaissance Orbiter hat auch Bilder von Lawinen aufgenommen.

Physikalische Eigenschaften

Der Mars hat etwa den halben Durchmesser der Erde bzw. das Doppelte des Mondes und seine Oberfläche ist nur geringfügig kleiner als die gesamte trockene Landmasse der Erde. Der Mars ist weniger dicht als die Erde und besitzt etwa 15 % des Erdvolumens und 11 % seiner Masse, was etwa 38 % der Erdoberflächengravitation ausmacht. Es ist derzeit das einzige bekannte Beispiel eines Wüstenplaneten, eines Gesteinskörpers mit einer Oberfläche, die den Wüsten der Erde ähnelt. Das charakteristische rot-orange Aussehen der Marsoberfläche wird durch Eisen(III)-oxid (Nanophase Fe₂O₃) und das Eisen(III)-oxid-hydroxid-Mineral Goethit verursacht. Während sie oft an Butterscotch erinnern, sind andere übliche Oberflächenfarben je nach den spezifischen vorhandenen Mineralien golden, braun, braun und grünlich.

Interne Struktur

Ähnlich wie die Erde besteht der Mars aus einem dichten metallischen Kern, der von weniger dichten Gesteinsschichten überlagert wird. Die äußerste Schicht, die Kruste, ist durchschnittlich 42–56 Kilometer (26–35 Meilen) dick, mit einem Minimum von 6 Kilometern (3,7 Meilen) in Isidis Planitia und einem Maximum von 117 Kilometern (73 Meilen) im südlichen Tharsis-Plateau. Zum Vergleich: Die Erdkruste ist durchschnittlich 27,3 ± 4,8 km dick. Die am häufigsten vorkommenden Elemente in der Marskruste sind Silizium, Sauerstoff, Eisen, Magnesium, Aluminium, Kalzium und Kalium. Es wurde bestätigt, dass der Mars seismisch aktiv ist; Im Jahr 2019 wurde berichtet, dass die InSight-Mission über 450 Marsbeben und damit verbundene seismische Ereignisse entdeckt und aufgezeichnet hatte.

Unter der Marskruste liegt ein Silikatmantel, der maßgeblich zu den tektonischen und vulkanischen Oberflächeneigenschaften des Planeten beiträgt. Innerhalb des oberen Marsmantels existiert eine Zone mit niedriger Geschwindigkeit, die durch seismische Wellengeschwindigkeiten gekennzeichnet ist, die im Vergleich zu angrenzenden Tiefenbereichen verringert sind. Dieser Mantel weist bis zu einer Tiefe von etwa 250 km Steifheit auf, was zu einer Lithosphäre führt, die deutlich dicker ist als die der Erde. Unter dieser starren Schicht nimmt die Duktilität des Mantels zunehmend zu und die seismischen Wellengeschwindigkeiten steigen anschließend an. Im Gegensatz zum unteren Erdmantel fehlt dem Marsmantel eine thermisch isolierende Schicht; Stattdessen ähnelt seine mineralogische Zusammensetzung in Tiefen über 1050 km der Übergangszone der Erde. An der Basis des Mantels befindet sich eine basale flüssige Silikatschicht mit einer geschätzten Dicke von 150–180 km. Der Marsmantel weist eine erhebliche Heterogenität auf und enthält dichte Fragmente mit einem Durchmesser von bis zu 4 km. Es wird angenommen, dass diese Fragmente vor etwa 4,5 Milliarden Jahren durch gewaltige Einschläge tief in den Planeten gelangten. Beobachtungen von acht Marsbeben ergaben, dass hochfrequente Wellen beim Durchqueren dieser lokalisierten Regionen langsamer wurden. Modellierungen deuten darauf hin, dass es sich bei diesen Heterogenitäten um in der Zusammensetzung unterschiedliche Trümmer handelt, die aufgrund des Fehlens von Plattentektonik auf dem Mars und seines trägen Konvektionsinneren erhalten geblieben sind, was eine vollständige Homogenisierung verhindert.

Der Mars besitzt einen Kern aus Eisen und Nickel, der zumindest teilweise geschmolzen ist, wobei möglicherweise ein fester innerer Kern vorhanden ist. Dieser Kern macht etwa die Hälfte des Marsradius aus, misst zwischen 1650 und 1675 km und zeichnet sich durch eine Anreicherung leichter Elemente wie Schwefel, Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff aus. Schätzungen zufolge liegen die Kerntemperaturen zwischen 2000 und 2400 K und liegen damit deutlich unter den 5400 bis 6230 K, die für den festen inneren Erdkern gemessen wurden. Die Existenz eines festen inneren Kerns im Mars bleibt ein aktives Gebiet wissenschaftlicher Forschung. Eine Untersuchung aus dem Jahr 2023 unter Verwendung von Daten des InSight-Landers ergab das Fehlen eines solchen Kerns. Eine nachfolgende Studie aus dem Jahr 2025, in der dieselben Daten erneut analysiert wurden, berichtete jedoch über die Entdeckung eines festen inneren Kerns mit einem Radius von 613 Kilometern (381 Meilen) ± 67 Kilometern (42 Meilen).

Oberflächengeologie

Als terrestrischer Planet besitzt der Mars eine Oberfläche, die aus Mineralien besteht, die Silizium, Sauerstoff, Metalle und andere häufig vorkommende gesteinsbildende Elemente enthalten. Die Marsoberfläche besteht überwiegend aus tholeiitischem Basalt; Bestimmte Gebiete weisen jedoch einen höheren Kieselsäuregehalt auf als typischer Basalt und ähneln möglicherweise terrestrischen andesitischen Gesteinen oder Quarzglas. Regionen mit niedriger Albedo weisen auf Konzentrationen von Plagioklas-Feldspat hin, wobei nördliche Gebiete mit niedriger Albedo insbesondere erhöhte Mengen an Schichtsilikaten und Glas mit hohem Siliziumgehalt aufweisen. In Teilen des südlichen Hochlands sind nachweisbare Mengen kalziumreicher Pyroxene vorhanden. Darüber hinaus wurden lokale Konzentrationen von Hämatit und Olivin identifiziert. Ein erheblicher Teil der Oberfläche ist großflächig mit feinkörnigem Eisen(III)-Oxid-Staub bedeckt.

Die vom Phoenix-Lander erfassten Daten zeigten, dass der Marsboden leicht alkalisch ist und Elemente wie Magnesium, Natrium, Kalium und Chlor enthält. Diese für das Pflanzenwachstum essentiellen Elemente kommen auch in terrestrischen Böden vor. Lander-Experimente zeigten außerdem, dass der Marsboden einen basischen pH-Wert von 7,7 aufweist und 0,6 Gewichtsprozent Perchlorat enthält, Konzentrationen, die als giftig für den Menschen gelten.

Lineare Streifen sind auf der gesamten Marsoberfläche vorherrschend, wobei an den steilen Hängen von Kratern, Tälern und Tälern häufig neue Formationen beobachtet werden. Diese zunächst dunklen Streifen werden mit der Zeit immer heller. Diese Strukturen gehen von kleinen Punkten aus und können sich über Hunderte von Metern erstrecken. Beobachtungen deuten darauf hin, dass sie sich häufig an die Konturen von Felsbrocken und anderen Hindernissen anpassen. Die vorherrschenden Hypothesen deuten darauf hin, dass es sich bei diesen Streifen um dunkleres Untergrundmaterial handelt, das durch Lawinen aus hellem Staub oder durch Staubteufel freigelegt wurde. Es wurden auch alternative Erklärungen vorgeschlagen, die Mechanismen umfassen, an denen Wasser beteiligt ist, oder sogar die Vermehrung von Organismen.

Die durchschnittliche Umweltstrahlungsmenge auf der Marsoberfläche beträgt etwa 0,64 Millisievert pro Tag, was erheblich niedriger ist als die 1,84 Millisievert pro Tag (oder 22 Millirad pro Tag), die während des Transits zum und vom Mars auftreten. Im erdnahen Orbit, wo sich Raumstationen befinden, liegt die Strahlung dagegen durchschnittlich bei etwa 0,5 Millisievert pro Tag. Hellas Planitia verzeichnet die niedrigste Oberflächenstrahlung, etwa 0,342 Millisievert pro Tag. In dieser Region könnten Lavaröhren südwestlich von Hadriacus Mons möglicherweise Werte von nur 0,064 Millisievert pro Tag aufweisen, ein Wert, der mit der Strahlenbelastung bei terrestrischen Flügen vergleichbar ist.

Magnetische Eigenschaften

Obwohl es auf dem Mars kein strukturiertes globales Magnetfeld gibt, deuten Beobachtungsdaten auf eine lokalisierte Magnetisierung innerhalb der Kruste des Planeten hin, was auf eine Geschichte alternierender Polaritätsumkehrungen in seinem alten Dipolfeld schließen lässt. Diese paläomagnetische Signatur, die in magnetisch anfälligen Mineralien vorhanden ist, ähnelt den alternierenden Bändern, die auf der ozeanischen Erdkruste beobachtet werden. Eine Hypothese, die ursprünglich 1999 aufgestellt und anschließend im Oktober 2005 mit Daten des Mars Global Surveyor neu bewertet wurde, geht davon aus, dass diese magnetischen Bänder auf plattentektonische Aktivität auf dem Mars vor etwa vier Milliarden Jahren hinweisen, die dem Erlöschen des Planetendynamos und der anschließenden Auflösung des Magnetfelds des Planeten vorausging.

Marsgeographie und Oberflächenmerkmale

Während sie vor allem für ihre Mondkartographie bekannt sind, gelten Johann Heinrich von Mädler und Wilhelm Beer als die wegweisenden Areographen. Ihre ersten Beiträge umfassten die Bestätigung der Beständigkeit der meisten Merkmale der Marsoberfläche und die genaue Berechnung der Rotationsperiode des Planeten. Bis 1840 fasste Mädler ein Jahrzehnt an Beobachtungen zusammen, um die erste Karte des Mars zu erstellen.

Marsoberflächenmerkmale leiten ihre Nomenklatur aus unterschiedlichen Ursprüngen ab. Albedo-Merkmale werden typischerweise mit Namen aus der klassischen Mythologie bezeichnet. Krater mit einem Durchmesser von mehr als etwa 50 Kilometern werden zu Ehren verstorbener Wissenschaftler, Schriftsteller und anderer Personen benannt, die die Erforschung des Mars wesentlich vorangetrieben haben. Umgekehrt werden kleineren Kratern weltweit Namen von Städten und Dörfern mit weniger als 100.000 Einwohnern zugewiesen. Ausgedehnte Täler tragen Namen, die von den Begriffen „Mars“ oder „Stern“ in verschiedenen Sprachen abgeleitet sind, während kleinere Täler nach terrestrischen Flüssen benannt sind.

Viele ausgedehnte Albedo-Merkmale behalten ihre historischen Bezeichnungen, obwohl diese häufig überarbeitet werden, um ein zeitgenössisches Verständnis ihrer Eigenschaften zu berücksichtigen. Beispielsweise wurde Nix Olympica (was „der Schnee des Olymps“ bedeutet) in Olympus Mons („Berg des Olymps“) umklassifiziert. Von der Erde aus scheint die Marsoberfläche in zwei verschiedene Regionen gegabelt zu sein, die durch unterschiedliche Albedo gekennzeichnet sind. Die helleren Ebenen, die aus Staub und Sand reich an rötlichen Eisenoxiden bestehen, wurden historisch als Mars-„Kontinente“ angesehen und daher beispielsweise Arabia Terra (Land Arabiens) oder Amazonis Planitia (Amazonasebene) genannt. Umgekehrt wurden die dunkleren Merkmale zunächst als Meere interpretiert, was zu Bezeichnungen wie Mare Erythraeum, Mare Sirenum und Aurorae Sinus führte. Syrtis Major Planum stellt das auffälligste dunkle Merkmal dar, das von der Erde aus beobachtet werden kann. Die permanente Nordpol-Eiskappe wird als Planum Boreum bezeichnet, während ihr südliches Gegenstück als Planum Australe bekannt ist.

Während der Äquator des Mars rotatorisch definiert ist, wurde sein Nullmeridian, analog zum Greenwich-Meridian der Erde, durch die Auswahl eines willkürlichen Referenzpunkts festgelegt. Mädler und Beer haben in ihren Marskarten von 1830 zunächst eine bestimmte Linie zu diesem Zweck ausgewiesen. Im Anschluss an die umfassenden Bilder, die 1972 von der Raumsonde Mariner 9 bereitgestellt wurden, wählten Merton E. Davies, Harold Masursky und Gérard de Vaucouleurs einen kleinen Krater aus, der später Airy-0 genannt wurde und sich im Sinus Meridiani („Mittlere Bucht“ oder „Meridianbucht“) befindet, um den Längengrad 0,0° zu definieren, der mit der zuvor gewählten Referenz übereinstimmt.

Angesichts der Abwesenheit von Ozeane und folglich ein „Meeresspiegel“ auf dem Mars, eine Nullhöhenoberfläche musste als Referenzdatum ausgewiesen werden. Diese Referenz wird als Areoid des Mars bezeichnet und stellt eine Analogie zum Geoid der Erde dar. Die Nullhöhe wird speziell als die Höhe definiert, in der der atmosphärische Druck 610,5 Pascal (6,105 Millibar) beträgt. Dieser Druckwert entspricht dem Tripelpunkt des Wassers und macht ungefähr 0,6 % des Meeresspiegeloberflächendrucks der Erde (0,006 Atmosphären) aus.

Für kartografische Zwecke unterteilt der United States Geological Survey die Marsoberfläche in dreißig Vierecke, die jeweils nach einem markanten klassischen Albedomerkmal innerhalb ihrer Grenzen benannt sind. Im April 2023 dokumentierte die The New York Times die Veröffentlichung einer aktualisierten globalen Karte des Mars, die aus Bildern der Raumsonde Hope zusammengestellt wurde. Gleichzeitig veröffentlichte die NASA am 16. April 2023 eine deutlich detailliertere globale Marskarte.

Marsvulkanismus

Die ausgedehnte Tharsis-Hochlandregion beherbergt mehrere kolossale Vulkane, insbesondere den Schildvulkan Olympus Mons. Dieses vulkanische Bauwerk erstreckt sich über eine Breite von mehr als 600 km. Aufgrund seiner immensen Größe und komplizierten Randstrukturen ist die genaue Bestimmung seiner Höhe eine Herausforderung. Sein lokales Relief, gemessen vom Fuß der Klippen entlang seiner nordwestlichen Flanke bis zu seinem Gipfel, beträgt mehr als 21 km (13 Meilen), was mehr als dem Doppelten der Höhe des Mauna Kea entspricht, gemessen von seiner ozeanischen Basis. Der gesamte Höhenunterschied von der Amazonis Planitia-Ebene, die über 1.000 km (620 Meilen) nordwestlich liegt, bis zum Gipfel beträgt etwa 26 km (16 Meilen), etwa das Dreifache der Höhe des Mount Everest, der etwas mehr als 8,8 Kilometer (5,5 Meilen) misst. Folglich ist Olympus Mons entweder der höchste oder der zweithöchste Berg im Sonnensystem; Der einzige bekannte Anwärter auf eine größere Höhe ist der Rheasilvia-Gipfel auf dem Asteroiden Vesta, der auf 20–25 km (12–16 Meilen) geschätzt wird.

Impact Topography

Die Topographie des Mars weist eine auffällige Dichotomie auf: Die nördlichen Ebenen, die durch Lavaströme geglättet wurden, stehen in scharfem Kontrast zum südlichen Hochland, das durch uralte Einschläge stark zerklüftet und mit Kratern übersät ist. Hypothetisch könnte die Nordhalbkugel des Mars vor etwa vier Milliarden Jahren von einem Objekt getroffen worden sein, das zwischen einem Zehntel und zwei Drittel der Größe des Erdmondes hatte. Sollte sich diese Hypothese als richtig erweisen, würde die nördliche Hemisphäre des Mars einen Einschlagkrater mit einer Größe von 10.600 mal 8.500 Kilometern (6.600 mal 5.300 Meilen) beherbergen, eine Fläche, die ungefähr der Größe Europas, Asiens und Australiens zusammen entspricht, und damit Utopia Planitia und das Südpol-Aitken-Becken des Mondes als den größten bekannten Einschlagkrater im Sonnensystem übertreffen würde.

Der Mars trägt die Narben von 43.000 Einschlagskrater mit einem Durchmesser von jeweils 5 Kilometern oder mehr. Der markanteste freigelegte Krater ist Hellas, der eine Breite von 2.300 Kilometern (1.400 Meilen) und eine Tiefe von 7.000 Metern (23.000 Fuß) hat und ein Merkmal mit hoher Albedo aufweist, das von der Erde aus deutlich zu beobachten ist. Weitere bedeutende Einschlagsmerkmale sind Argyre mit einem Durchmesser von etwa 1.800 Kilometern (1.100 Meilen) und Isidis mit einem Durchmesser von etwa 1.500 Kilometern (930 Meilen). Aufgrund seiner vergleichsweise geringeren Masse und Größe ist die Wahrscheinlichkeit von Einschlägen auf dem Mars etwa halb so hoch wie auf der Erde. Seine Nähe zum Asteroidengürtel erhöht jedoch seine Anfälligkeit für Einschläge von Materialien, die von dort stammen. Darüber hinaus wird der Mars häufiger von kurzperiodischen Kometen getroffen, d. h. solchen, deren Umlaufbahnen auf die des Jupiter beschränkt sind.

Die Morphologie einiger Marskrater lässt darauf schließen, dass das Untergrundmaterial nach dem Meteoriteneinschlag mit Wasser gesättigt wurde.

Tektonische Merkmale

Valles Marineris, ein riesiges Canyonsystem (lateinisch für „Marinertäler“, auf älteren Kanalkarten historisch auch als Agathodaemon bezeichnet), erstreckt sich über 4.000 Kilometer (2.500 Meilen) und erreicht Tiefen von bis zu 7 Kilometern (4,3 Meilen). Seine Länge ist mit der des gesamten europäischen Kontinents vergleichbar und umfasst etwa ein Fünftel des Marsumfangs. Im Gegensatz dazu ist der Grand Canyon der Erde nur 446 Kilometer lang und fast 2 Kilometer tief. Die Entstehung der Valles Marineris wird auf die Hebung der Tharsis-Region zurückgeführt, die anschließend zum Zusammenbruch der Kruste in der Nähe des Canyons führte. Ein Vorschlag aus dem Jahr 2012 deutete darauf hin, dass Valles Marineris nicht nur als Graben, sondern als Plattengrenze mit einer Querbewegung von 150 Kilometern (93 Meilen) fungiert, was auf die mögliche Existenz eines tektonischen Systems aus zwei Platten auf dem Mars schließen lässt.

Untergrundmerkmale und Höhlen

Daten, die vom Thermal Emission Imaging System (THEMIS) auf dem NASA-Orbiter Mars Odyssey erfasst wurden, haben sieben potenzielle Höhleneingänge an den Flanken des Vulkans Arsia Mons identifiziert. Diese Höhlen, die informell als „Sieben Schwestern“ bezeichnet und nach den Angehörigen der Entdecker benannt wurden, stellen bedeutende unterirdische Öffnungen dar. Die Eingänge zu diesen Höhlen haben eine Breite von 100 bis 252 Metern (328 bis 827 Fuß) und eine geschätzte Mindesttiefe von 73 bis 96 Metern (240 bis 315 Fuß). Da das Sonnenlicht in den meisten dieser Höhlen nicht bis zum Boden vordringt, kann ihre tatsächliche Tiefe diese ursprünglichen Schätzungen deutlich übersteigen und sich unter der Oberfläche möglicherweise erheblich ausdehnen. Einzige Ausnahme ist „Dena“, dessen Boden sichtbar ist und in einer Tiefe von 130 Metern (430 Fuß) gemessen wurde. Das Innere dieser unterirdischen Formationen könnte Schutz vor Mikrometeoroiden, ultravioletter Strahlung, Sonneneruptionen und hochenergetischen Partikeln bieten, die unaufhörlich auf die Marsoberfläche einwirken.

Andere geologische Merkmale

Atmosphäre

Der Mars erlebte vor etwa 4 Milliarden Jahren den Verlust seiner Magnetosphäre, möglicherweise als Folge zahlreicher Asteroideneinschläge. Diese Abwesenheit ermöglicht es dem Sonnenwind, direkt mit der Ionosphäre des Mars zu interagieren, wodurch die atmosphärische Dichte verringert wird, indem Atome aus der äußeren Schicht entfernt werden. Sowohl die Missionen Mars Global Surveyor als auch Mars Express haben ionisierte atmosphärische Partikel entdeckt, die sich in den Weltraum hinter dem Mars auflösen, ein Phänomen, das derzeit vom MAVEN-Orbiter untersucht wird. Im Vergleich zur Erde ist die Marsatmosphäre erheblich verdünnt. Der Oberflächenluftdruck reicht derzeit von mindestens 30 Pa (0,0044 psi) auf Olympus Mons bis über 1.155 Pa (0,1675 psi) in Hellas Planitia, mit einem mittleren Oberflächendruck von 600 Pa (0,087 psi). Die maximale atmosphärische Dichte auf dem Mars entspricht der in einer Höhe von 35 Kilometern über der Erdoberfläche. Folglich macht der mittlere Oberflächendruck nur 0,6 % des Erddrucks von 101,3 kPa (14,69 psi) aus. Die atmosphärische Höhenskala beträgt etwa 10,8 Kilometer (6,7 Meilen) und übertrifft damit die 6 Kilometer (3,7 Meilen) der Erde, da die Oberflächengravitation des Mars nur etwa 38 % der Erdschwerkraft beträgt.

Die Marsatmosphäre besteht zu etwa 96 % aus Kohlendioxid, 1,93 % Argon und 1,89 % Stickstoff sowie aus Spuren von Sauerstoff und Wasser. Diese Atmosphäre ist besonders staubig und enthält Partikel mit einem Durchmesser von etwa 1,5 μm, die dem Marshimmel von der Oberfläche aus betrachtet eine gelbbraune Färbung verleihen. Das Vorhandensein von suspendierten Eisenoxidpartikeln kann ebenfalls zu einem rosa Farbton beitragen.

Trotz wiederholter Entdeckungen von Methan auf dem Mars ist ein endgültiger wissenschaftlicher Konsens über seinen Ursprung noch nicht zu erreichen. Eine Hypothese besagt, dass Methan auf dem Mars vorhanden ist und saisonale Konzentrationsschwankungen aufweist. Die Existenz von Methan könnte auf nichtbiologische Prozesse wie die Serpentinisierung von Wasser, Kohlendioxid und dem Mineral Olivin zurückzuführen sein, das bekanntermaßen auf dem Mars vorherrscht, oder alternativ auf noch vorhandenes Leben auf dem Mars.

Im Vergleich zur Erde tragen die höhere Konzentration von atmosphärischem CO₂ und der geringere Oberflächendruck auf dem Mars wahrscheinlich zu einer erhöhten Schalldämpfung bei, wo natürliche akustische Quellen abgesehen vom Wind selten sind. Die Analyse akustischer Aufnahmen des Rovers Perseverance zeigt, dass die Schallgeschwindigkeit auf dem Mars etwa 240 m/s für Frequenzen unter 240 Hz und 250 m/s für höhere Frequenzen beträgt.

Auf dem Mars wurden Polarlichter beobachtet. Da der Mars über kein globales Magnetfeld verfügt, unterscheiden sich die Eigenschaften und die räumliche Verteilung seiner Polarlichter von denen auf der Erde. Anstatt vorwiegend auf Polarregionen beschränkt zu sein, kann ein Mars-Aurora den gesamten Planeten umfassen. Im September 2017 meldete die NASA eine vorübergehende Verdoppelung der Strahlungswerte auf der Marsoberfläche, die mit einem Polarlicht korrelierte, das 25-mal heller war als alle zuvor aufgezeichneten, was auf einen intensiven und unerwarteten Sonnensturm zurückzuführen war, der sich Mitte des Monats ereignete.

Klima

Auf dem Mars gibt es Jahreszeiten, die analog zur Erde zwischen seiner nördlichen und südlichen Hemisphäre wechseln. Darüber hinaus weist die Umlaufbahn des Mars im Vergleich zur Erdumlaufbahn eine größere Exzentrizität auf, was dazu führt, dass das Perihel im Sommer auf der Südhalbkugel und im Winter auf der Nordhalbkugel auftritt und das Aphel mit dem Winter auf der Südhalbkugel und dem Sommer auf der Nordhalbkugel zusammenfällt. Folglich sind die Jahreszeiten auf der Südhalbkugel extremer, während die Jahreszeiten auf der Nordhalbkugel milder sind, als sie es sonst wären. Die Sommertemperaturen im Süden können die entsprechenden Sommertemperaturen im Norden um bis zu 30 °C (54 °F) übersteigen.

Die Temperaturen auf der Marsoberfläche schwanken erheblich und reichen von Tiefstwerten von etwa −110 °C (−166 °F) bis zu Höchstwerten von bis zu 35 °C (95 °F) im äquatorialen Sommer. Dieser beträchtliche Temperaturbereich ist auf die begrenzte Fähigkeit der dünnen Atmosphäre, Sonnenwärme zu speichern, den niedrigen Atmosphärendruck (ungefähr 1 % der Erdatmosphäre) und die geringe thermische Trägheit des Marsbodens zurückzuführen. Der Planet ist 1,52-mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde, was zur Folge hat, dass die Erde nur 43 % der Sonneneinstrahlung empfängt.

Der Mars ist die Heimat der größten Staubstürme im Sonnensystem mit Windgeschwindigkeiten von über 160 km/h (100 mph). Das Ausmaß dieser Stürme kann von lokalen Ereignissen bis hin zu riesigen Systemen reichen, die den gesamten Planeten umhüllen. Sie manifestieren sich typischerweise, wenn der Mars der Sonne am nächsten ist, und es wurde nachgewiesen, dass sie die globalen Temperaturen erhöhen. Darüber hinaus führen saisonale Prozesse zur Bildung von Trockeneisschichten auf den Polkappen.

Hydrologie

Obwohl der Mars über beträchtliche Mengen an Wasser verfügt, liegt der Großteil als staubbedecktes Wassereis innerhalb seiner polaren Eiskappen vor. Sollte das Wassereis in der südlichen Polkappe schmelzen, würde es genügend Volumen ergeben, um den größten Teil der Planetenoberfläche bis zu einer Tiefe von 11 Metern (36 Fuß) zu überschwemmen.

Flüssiges Wasser kann auf der Marsoberfläche aufgrund des extrem niedrigen Atmosphärendrucks des Planeten, der weniger als 1 % des Erddrucks ausmacht, nicht verbleiben. Nur in den tiefsten topografischen Regionen sind Druck- und Temperaturbedingungen für die vorübergehende Existenz von flüssigem Wasser ausreichend.

Trotz der minimalen Anwesenheit von Wasser in der Atmosphäre reicht es aus, um Wassereiswolken, verschiedene Formen von Schnee und Frost zu erzeugen, häufig vermischt mit Kohlendioxid-Trockeneisschnee.

Alte Hydrosphäre

Geomorphologische Merkmale des Mars liefern überzeugende Beweise für die frühere Existenz von flüssigem Wasser auf der Planetenoberfläche. Ungefähr 25 ausgedehnte lineare Abschnitte erodierten Geländes, sogenannte Ausflusskanäle, durchziehen die Oberfläche. Diese Formationen werden im Allgemeinen als erosive Überreste des katastrophalen Abflusses von Wasser aus unterirdischen Grundwasserleitern interpretiert, obwohl alternative Hypothesen ihren Ursprung in glazialen oder vulkanischen Aktivitäten vermuten lassen. Ein prominentes Beispiel, Ma'adim Vallis, erstreckt sich über eine Länge von 700 Kilometern (430 Meilen) und übertrifft den Grand Canyon mit einer Breite von 20 Kilometern (12 Meilen) und lokalen Tiefen von bis zu 2 Kilometern (1,2 Meilen) deutlich. Es wird angenommen, dass dieses Merkmal in den frühen Stadien der Marsgeschichte durch fließendes Wasser geformt wurde. Es wird geschätzt, dass sich der jüngste dieser Kanäle erst vor wenigen Millionen Jahren gebildet hat.

In anderen Regionen, insbesondere in den ältesten Marsgebieten, sind komplizierte dendritische Tälernetzwerke weitläufig über wesentliche Teile der Landschaft verteilt. Die morphologischen Eigenschaften und die räumliche Anordnung dieser Täler lassen stark darauf schließen, dass sie durch Abfluss entstanden sind, der durch Niederschläge in der frühen Marsgeschichte erzeugt wurde. Während der Wasserfluss unter der Oberfläche und die Entnahme von Grundwasser als wesentliche sekundäre Faktoren in bestimmten Netzwerken eine Rolle gespielt haben könnten, wird der Niederschlag in fast allen Fällen als primärer Mechanismus angesehen, der für den Einschnitt verantwortlich ist.

Tausende Merkmale, die terrestrischen Schluchten ähneln, werden entlang der Krater- und Canyonwände beobachtet. Diese Schluchten befinden sich überwiegend im Hochland der südlichen Hemisphäre, sind zum Äquator ausgerichtet und polwärts auf dem 30. Breitengrad gelegen. Mehrere Forscher gehen davon aus, dass bei ihrem Entstehungsprozess flüssiges Wasser erforderlich ist, das wahrscheinlich aus schmelzendem Eis stammt, während andere Mechanismen vermuten, bei denen es zu Kohlendioxidfrost oder dem Transport von trockenem Staub kommt. Das Fehlen teilweise degradierter Schluchten aufgrund der Verwitterung und das Fehlen überlagerter Einschlagskrater legen nahe, dass es sich um geologisch junge Strukturen handelt, die möglicherweise noch aktiv sind. Zusätzliche geologische Formationen, darunter in Kratern erhaltene Deltas und Schwemmkegel, liefern weitere Bestätigung für Perioden wärmerer und feuchterer Bedingungen während der alten Geschichte des Mars. Diese Bedingungen erfordern von Natur aus das ausgedehnte Vorhandensein von Kraterseen auf einem erheblichen Teil der Oberfläche, eine Hypothese, die durch unabhängige mineralogische, sedimentologische und geomorphologische Daten gestützt wird. Darüber hinaus liefert der Nachweis spezifischer Mineralien wie Hämatit und Goethit, die beide typischerweise in Gegenwart von Wasser ausfallen, zusätzliche Beweise für die frühere Existenz von flüssigem Wasser auf der Marsoberfläche.

Historische Beobachtungen und Entdeckungen von Wassernachweisen

Der spektroskopische Nachweis der chemischen Signatur von Wasserdampf auf dem Mars wurde erstmals 1963 mit einem erdgestützten Teleskop zweifelsfrei nachgewiesen. Im Jahr 2004 identifizierte der Rover Opportunity das Mineral Jarosit. Die Bildung von Jarosit findet ausschließlich in sauren wässrigen Umgebungen statt, was auf das frühere Vorhandensein von Wasser auf dem Mars hinweist. Der Spirit-Rover entdeckte 2007 konzentrierte Kieselsäureablagerungen, was auf historische nasse Bedingungen schließen lässt, und im Dezember 2011 lokalisierte der Mars-Rover Opportunity der NASA Gips, ein weiteres Mineral, das in Gegenwart von Wasser entsteht, auf der Oberfläche. Der geschätzte Wassergehalt im oberen Mantel des Mars, der sich als Hydroxylionen in den Marsmineralien manifestiert, ist mit dem der Erde vergleichbar oder übertrifft ihn und liegt zwischen 50 und 300 Teilen pro Million Wasser, eine Menge, die ausreicht, um den gesamten Planeten bis zu einer Tiefe von 200–1.000 Metern (660–3.280 Fuß) zu bedecken.

Am 18. März 2013 veröffentlichte die NASA Ergebnisse von Instrumenten an Bord des Rovers Curiosity, die auf eine Mineralhydratation, insbesondere hydratisiertes Calciumsulfat, in verschiedenen Gesteinsproben hinweisen. Zu diesen Proben gehörten Fragmente der Gesteine ​​„Tintina“ und „Sutton Inlier“ sowie Adern und Knötchen in anderen Formationen wie den Gesteinen „Knorr“ und „Wernicke“. Die anschließende Analyse durch das Dynamic Albedo of Neutrons (DAN)-Instrument des Rovers ergab unterirdisches Wasser mit Konzentrationen von bis zu 4 Massen-%, das sich bis zu einer Tiefe von 60 Zentimetern (24 Zoll) erstreckt. Diese Beweise wurden während der Reise des Rovers vom Landeplatz Bradbury zur Region Yellowknife Bay im Gebiet Glenelg gesammelt. Im September 2015 gab die NASA außerdem substanzielle Beweise für hydratisierte Soleströme innerhalb wiederkehrender Hanglinien bekannt, die aus Spektrometerdaten von abgedunkelten Hangbereichen abgeleitet wurden. Diese Streifen zeigen während des Marssommers, wenn die Temperaturen −23 °C übersteigen, einen Abwärtsfluss und verfestigen sich bei kälteren Temperaturen. Diese Beobachtungen bestätigten zunächst frühere Hypothesen, die auf dem Entstehungszeitpunkt und den Wachstumsraten basierten und darauf hindeuteten, dass diese dunklen Streifen durch unterirdische Wasserströmungen verursacht wurden. Allerdings deuteten nachfolgende Untersuchungen darauf hin, dass es sich bei diesen Linien eher um trockene, körnige Strömungen handeln könnte, bei deren Entstehung Wasser allenfalls eine untergeordnete Rolle spielt. Folglich bleibt eine endgültige Bestimmung des Vorhandenseins, der Ausdehnung und der Funktion von flüssigem Wasser auf der Marsoberfläche ungelöst.

Eine unter Forschern vorherrschende Hypothese geht davon aus, dass ein erheblicher Teil der nördlichen Tiefebene des Planeten einst unter einem Hunderte Meter tiefen Ozean versunken war, obwohl diese Theorie weiterhin diskutiert wird. Im März 2015 schätzten Wissenschaftler, dass ein solch alter Marsozean die Größe des Arktischen Ozeans auf der Erde hätte erreichen können. Diese Schätzung basierte auf einem Vergleich des Protium-zu-Deuterium-Verhältnisses in der heutigen Marsatmosphäre mit dem der Erde. Die beobachtete Deuteriumhäufigkeit auf dem Mars (D/H = 9,3 ± 1,7 10⁻⁴) ist fünf- bis siebenmal größer als die auf der Erde (D/H = 1,56 10⁻⁴), was darauf hindeutet, dass der alte Mars wesentlich größere Wassermengen besaß. Frühere Daten des Rovers Curiosity hatten auch einen erhöhten Deuteriumanteil im Gale-Krater festgestellt, allerdings nicht hoch genug, um definitiv auf einen ehemaligen Ozean hinzuweisen. Andere Wissenschaftler raten jedoch zur Vorsicht und weisen darauf hin, dass es für diese Ergebnisse an unabhängiger Bestätigung mangelt und dass aktuelle Klimamodelle auf dem Mars noch nicht zeigen, dass die Bedingungen in der Vergangenheit warm genug waren, um ausgedehnte flüssige Gewässer zu beherbergen. Angrenzend an die nördliche Polkappe liegt der 81,4 Kilometer (50,6 Meilen) breite Korolev-Krater, in dem der Orbiter Mars Express etwa 2.200 Kubikkilometer (530 Kubikmeilen) Wassereis enthält.

Im November 2016 gab die NASA die Entdeckung eines beträchtlichen unterirdischen Eisreservoirs in der Region Utopia Planitia bekannt. Das geschätzte Volumen dieses entdeckten Wassers ist vergleichbar mit dem des Oberen Sees, der 12.100 Kubikkilometer umfasst. Darüber hinaus identifizierte der ExoMars Trace Gas Orbiter zwischen 2018 und 2021 Hinweise auf Wasser, wahrscheinlich in Form von unterirdischem Eis, im Canyonsystem Valles Marineris.

Orbitalbewegung

Der Mars hat eine durchschnittliche Umlaufbahnentfernung von etwa 230 Millionen Kilometern (143 Millionen Meilen) von der Sonne und vollendet eine Umlaufbahn in 687 Erdentagen. Ein Mars-Sonnentag oder Sol ist geringfügig länger als ein Tag auf der Erde und dauert 24 Stunden, 39 Minuten und 35,244 Sekunden. Folglich entspricht ein Marsjahr 1,8809 Erdenjahren oder 1 Jahr, 320 Tagen und 18,2 Stunden. Die Gravitationspotentialdifferenz und damit das Delta-v, das für den interplanetaren Transfer zwischen Mars und Erde erforderlich ist, ist im Vergleich zur Erde der zweitniedrigste aller Körper im Sonnensystem.

Der Mars weist eine axiale Neigung von 25,19° relativ zu seiner Orbitalebene auf, ein Wert, der mit der axialen Neigung der Erde vergleichbar ist. Diese Ähnlichkeit führt dazu, dass es auf dem Mars unterschiedliche Jahreszeiten gibt, die denen auf der Erde ähneln, wenn auch aufgrund der längeren Umlaufperiode des Mars fast doppelt so lang. Derzeit ist der Mars-Nordpol in der Nähe des Sterns Deneb ausgerichtet.

Mars besitzt eine besonders ausgeprägte Bahnexzentrizität von etwa 0,09, die unter den anderen sieben Planeten im Sonnensystem nur von Merkur übertroffen wird. Historische astronomische Daten deuten darauf hin, dass die Umlaufbahn des Mars in der Vergangenheit deutlich kreisförmiger war. Vor 1,35 Millionen Jahren auf der Erde betrug ihre Exzentrizität beispielsweise etwa 0,002 und war damit deutlich niedriger als die heutige Exzentrizität der Erde. Der Zyklus der Umlaufbahnexzentrizität des Mars erstreckt sich über 96.000 Erdenjahre, im Gegensatz zum 100.000-Jahre-Zyklus der Erde.

Die größte Annäherung des Mars an die Erde, die sogenannte Opposition, erfolgt innerhalb einer synodischen Periode von 779,94 Tagen. Dieses Phänomen sollte nicht mit einer Mars-Konjunktion verwechselt werden, die eine Konfiguration beschreibt, bei der Erde und Mars auf gegenüberliegenden Seiten des Sonnensystems positioniert sind und eine kollineare Ausrichtung mit der Sonne bilden. Während der durchschnittliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Marsoppositionen, seine synodische Periode, 780 Tage beträgt, kann die tatsächliche Dauer zwischen 764 und 812 Tagen schwanken. Die Entfernung während dieser engen Annäherung reicht von etwa 54 bis 103 Millionen km (34 bis 64 Millionen Meilen), eine Variabilität, die auf die elliptische Natur der Umlaufbahnen beider Planeten zurückzuführen ist und sich folglich auf ihre scheinbare Winkelgröße auswirkt. Umgekehrt können Mars und Erde bei ihrem maximalen Abstand bis zu 401 Millionen Kilometer (249 Millionen Meilen) voneinander entfernt sein. Die Opposition des Mars gegenüber der Erde kommt etwa alle 2,1 Jahre vor. Bemerkenswerterweise kam es in den Jahren 2003, 2018 und 2035 zu Oppositionen, die mit dem Perihel des Mars zusammenfielen, wobei die Ereignisse von 2020 und 2033 eine besonders große Nähe zur perihelischen Opposition aufwiesen.

Der Mars weist eine mittlere scheinbare Helligkeit von +0,71 mit einer Standardabweichung von 1,05 auf. Aufgrund der Exzentrizität der Marsbahn kann ihre Größe während der Opposition zur Sonne zwischen etwa –3,0 und –1,4 schwanken. Die minimale Helligkeit des Planeten, gemessen bei einer Stärke von +1,86, tritt auf, wenn er sich in der Nähe des Aphels und in Konjunktion mit der Sonne befindet. Wenn der Mars am hellsten ist, steht er neben Jupiter in Bezug auf die scheinbare Leuchtkraft nach Venus an zweiter Stelle. Typischerweise weist der Mars einen deutlichen gelben, orangefarbenen oder roten Farbton auf. Bei seiner größten Entfernung von der Erde ist der Mars mehr als siebenmal weiter entfernt als bei seiner größten Annäherung. Optimale Beobachtungsbedingungen für den Mars, die durch seine Nähe gekennzeichnet sind, treten im Allgemeinen ein- oder zweimal innerhalb von 15- oder 17-Jahres-Zyklen auf. Selbst bei der größten Annäherung von Erde und Mars sind optische bodengestützte Teleskope in der Regel darauf beschränkt, Merkmale mit einer Größe von etwa 300 Kilometern (190 Meilen) aufzulösen, was vor allem auf atmosphärische Störungen auf der Erde zurückzuführen ist.

Bei der Annäherung an die Opposition leitet der Mars eine Phase der rückläufigen Bewegung ein, in der er sich in einer Schleifenbahn relativ zum Hintergrund-Sternfeld rückwärts zu bewegen scheint. Diese retrograde Periode erstreckt sich über etwa 72 Tage, wobei der Mars in der Mitte dieses Zeitraums seine maximale scheinbare Helligkeit erreicht.

Satelliten

Der Mars besitzt zwei vergleichsweise kleine natürliche Satelliten, Phobos (ca. 22 km (14 Meilen) Durchmesser) und Deimos (ca. 12 km (7,5 Meilen) Durchmesser), die den Planeten in einer Entfernung von 9.376 km (5.826 Meilen) bzw. 23.460 km (14.580 Meilen) umkreisen. Die Entstehung dieser Monde bleibt ungewiss, obwohl eine vorherrschende Hypothese ihren Ursprung als Asteroiden postuliert, die durch die Schwerkraft in der Umlaufbahn des Mars gefangen wurden.

Diese beiden Satelliten wurden 1877 von Asaph Hall entdeckt und anschließend nach den mythologischen griechischen Zwillingen Phobos (die Personifikation von Panik und Angst) und Deimos (die Personifikation von Terror und Furcht) benannt, die ihrem Vater Ares, dem Kriegsgott, im Kampf als Gefährten dienten. Mars, die römische Gottheit, ist das Gegenstück zum griechischen Ares. Im heutigen Griechisch wird der Planet weiterhin mit seiner antiken Bezeichnung Ares (Aris: Άρης) bezeichnet.

Von der Marsoberfläche aus beobachtet, weichen die Umlaufdynamiken von Phobos und Deimos erheblich von denen des Erdmondes ab. Phobos zeigt eine ungewöhnliche Bewegung: Er steigt im Westen auf, geht im Osten unter und taucht innerhalb von nur 11 Stunden wieder auf. Deimos, der sich direkt hinter einer synchronen Umlaufbahn befindet – einem Zustand, in dem seine Umlaufperiode mit der Rotationsperiode des Planeten übereinstimmt – steigt vorhersehbar im Osten auf, wenn auch mit geringerer Geschwindigkeit. Da die Umlaufbahn von Phobos unter einer synchronen Höhe liegt, verkleinern die Gezeitenkräfte des Mars seinen Umlaufradius zunehmend. Es wird erwartet, dass Phobos innerhalb von etwa 50 Millionen Jahren entweder auf der Marsoberfläche aufschlägt oder zerfällt und ein Ringsystem um den Planeten bildet.

Die Entstehung dieser beiden Satelliten ist noch nicht vollständig geklärt. Ihre niedrige Albedo und Zusammensetzung, die für kohlenstoffhaltige Chondrite charakteristisch sind, wurden als Hinweis auf einen asteroidalen Ursprung interpretiert und verleihen damit einer Einfanghypothese Glaubwürdigkeit. Die von Natur aus instabile Umlaufbahn von Phobos deutet außerdem auf ein relativ junges Einfangereignis hin. Allerdings halten beide Satelliten kreisförmige Umlaufbahnen in unmittelbarer Nähe des Marsäquators aufrecht, eine für eingefangene Körper untypische Konfiguration, und die erforderliche Einfangdynamik ist von Natur aus kompliziert. Während die Akkretion in den frühen Stadien der Marsgeschichte einen plausiblen Entstehungsmechanismus darstellt, würde sie eine Zusammensetzung, die eher Asteroiden als dem Mars selbst ähnelt, nicht ausreichend erklären, vorausgesetzt, dass eine solche Zusammensetzungsähnlichkeit begründet ist. Darüber hinaus wird vermutet, dass der Mars unentdeckte Monde besitzt, die möglicherweise einen Durchmesser von 50 bis 100 Metern (160 bis 330 Fuß) haben, und es wird vorhergesagt, dass sich in der Orbitalregion zwischen Phobos und Deimos ein Staubring befindet.

Eine dritte Hypothese bezüglich ihres Ursprungs als Marssatelliten beinhaltet die Beteiligung eines zusätzlichen Himmelskörpers oder eine Form der Einschlagstörung. Neuere Erkenntnisse, die darauf hindeuten, dass Phobos ein hochporöses Inneres besitzt und hauptsächlich aus Phyllosilikaten und anderen auf dem Mars vorkommenden Mineralien besteht, deuten darauf hin, dass Phobos aus Material entstand, das bei einem Marseinschlag ausgestoßen wurde und sich anschließend im Orbit wieder ansammelte, was die vorherrschende Theorie für den Erdmond widerspiegelt. Während die sichtbaren und nahinfraroten (VNIR)-Spektren der Marsmonde denen von Asteroiden des äußeren Gürtels ähneln, wurde berichtet, dass die thermischen Infrarotspektren von Phobos mit keiner Klasse von Chondriten übereinstimmen. Alternativ könnten Phobos und Deimos Fragmente eines älteren, größeren Mondes darstellen, der aus Trümmern nach einem erheblichen Einschlag auf dem Mars entstand und dann durch einen neueren Einschlag auf diesen Satelliten zerstört wurde.

Vor Kurzem deutete eine multinationale Forschungsstudie auf die frühere Existenz eines verlorenen Mondes hin, der schätzungsweise mindestens fünfzehnmal so groß wie Phobos war. Durch die Analyse geologischer Formationen auf dem Mars, die auf Gezeitenprozesse hinweisen, wird die Hypothese aufgestellt, dass diese Gezeiten möglicherweise von diesem alten Mond reguliert wurden.

Beobachtungen und Erkundungen des Menschen

Die historischen Aufzeichnungen der Marsbeobachtungen sind durch Oppositionen gekennzeichnet, also Perioden, in denen der Planet der Erde am nächsten ist und daher am besten sichtbar ist und die etwa alle zwei Jahre auftreten. Besonders hervorzuheben sind perihelische Oppositionen, die sich durch die Nähe des Mars zu seinem Perihel auszeichnen, was zu einer noch größeren Annäherung an die Erde führt.

Antike Beobachtungen

Die alten Sumerer bezeichneten den Mars als Nergal, die Gottheit des Krieges und der Pest. Während der sumerischen Ära hatte Nergal eine untergeordnete Bedeutung, aber in späteren Perioden wurde sein wichtigstes Kultzentrum in Ninive errichtet. In mesopotamischen Texten wird der Mars als „Stern der Beurteilung des Schicksals der Toten“ bezeichnet. Auch altägyptische Astronomen dokumentierten den Mars als wanderndes Himmelsobjekt und erkannten bereits 1534 v. Chr. die rückläufige Bewegung des Planeten. Während des Neubabylonischen Reiches zeichneten babylonische Astronomen akribisch die Positionen der Planeten auf und beobachteten systematisch deren Verhalten. Für den Mars stellten sie fest, dass der Planet alle 79 Jahre 37 synodische Perioden oder 42 Tierkreisumläufe durchlief, und entwickelten arithmetische Methoden für geringfügige Korrekturen der vorhergesagten Planetenpositionen. Im antiken Griechenland war der Planet als Πυρόεις bekannt. Die gebräuchliche griechische Bezeichnung für den Planeten, der jetzt als Mars identifiziert wird, war Ares. Die Römer verliehen daraufhin den Namen Mars zu Ehren ihres Kriegsgottes, der häufig durch das Schwert und den Schild symbolisiert wird, die mit dem Namensgeber des Planeten in Verbindung gebracht werden.

Im vierten Jahrhundert v. Chr. beobachtete Aristoteles eine Bedeckung des Mars durch den Mond und schloss daraus, dass sich der Planet in größerer Entfernung befand. Ptolemaios, ein in Alexandria lebender griechischer Gelehrter, versuchte, die Umlaufbewegung des Mars zu modellieren. Ptolemäus‘ astronomisches Modell und sein umfassendes Werk wurden in einer mehrbändigen Sammlung zusammengefasst, die später als Almagest (abgeleitet vom Arabischen für „Größter“) bezeichnet wurde und in den folgenden vierzehn Jahrhunderten als maßgebliche Abhandlung über die westliche Astronomie diente. Die alte chinesische Literatur bestätigt, dass der Mars spätestens im vierten Jahrhundert v. Chr. von chinesischen Astronomen erkannt wurde. In ostasiatischen Kulturen wird der Mars üblicherweise als „Feuerstern“ (火星) bezeichnet, was im Einklang mit dem Wuxing-System steht.

Frühneuzeitliche Beobachtungen

Im Jahr 1609 veröffentlichte Johannes Kepler eine jahrzehntelange Untersuchung der Marsumlaufbahn, bei der er Tycho Brahes Messungen der Tagesparallaxe des Mars nutzte, um eine vorläufige Berechnung der relativen Entfernung des Planeten zu erstellen. Aus Brahes Beobachtungen des Mars folgerte Kepler, dass der Planet eine elliptische und keine kreisförmige Bahn um die Sonne nahm. Darüber hinaus zeigte Kepler, dass die Umlaufgeschwindigkeit des Mars bei der Annäherung an die Sonne zunahm und bei der Entfernung abnahm, ein Phänomen, das später von Physikern als Ausdruck der Drehimpulserhaltung aufgeklärt wurde.

Die erste astronomische Anwendung eines Teleskops, die Beobachtungen des Mars umfasste, wurde 1610 vom italienischen Astronomen Galileo Galilei durchgeführt. Anschließend wurde die Tagesparallaxe des Mars mit einem Teleskop erneut gemessen, um den Abstand zwischen Sonne und Erde zu ermitteln, eine Leistung, die erstmals 1672 Giovanni Domenico Cassini gelang. Die Präzision dieser frühen Parallaxenmessungen wurde jedoch durch die rudimentäre Qualität der verfügbaren Daten eingeschränkt Instrumentierung. Bemerkenswert ist, dass die einzige aufgezeichnete Bedeckung des Mars durch die Venus am 13. Oktober 1590 stattfand und von Michael Maestlin in Heidelberg beobachtet wurde.

Mars-"Kanäle"

Im 19. Jahrhundert ermöglichten Fortschritte bei der Auflösung von Teleskopen die Identifizierung von Merkmalen der Marsoberfläche. Am 5. September 1877 ereignete sich eine perihelische Opposition des Mars, was den italienischen Astronomen Giovanni Schiaparelli dazu veranlasste, in Mailand ein 22-Zentimeter-Teleskop für die Erstellung der ersten umfassenden Karte des Mars zu nutzen. Auf dieser Karte waren auffällig Merkmale abgebildet, die er als canali bezeichnete und die sich, abgesehen von der natürlichen Schlucht Valles Marineris, später als optische Täuschungen erwiesen. Diese angeblichen Canali wurden als ausgedehnte, lineare Formationen auf der Marsoberfläche beschrieben, denen Schiaparelli Namen prominenter Landflüsse zuordnete. Obwohl sein ursprünglicher Begriff „Kanäle“ oder „Rillen“ bedeutet, wurde er im Englischen häufig und ungenau mit „Kanäle“ wiedergegeben.

Inspiriert durch diese Beobachtungen richtete der Orientalist Percival Lowell ein Observatorium ein, das mit 30- und 45-Zentimeter-Teleskopen (12 und 18 Zoll) ausgestattet war. Diese Einrichtung war der Erforschung des Mars während der optimalen Opposition von 1894 und den darauffolgenden ungünstigeren Ausrichtungen gewidmet. Lowell ist Autor mehrerer einflussreicher Bücher über den Mars und mögliches außerirdisches Leben, die die öffentliche Wahrnehmung erheblich beeinflusst haben. Die Canali wurden auch unabhängig von anderen Astronomen gemeldet, darunter Henri Joseph Perrotin und Louis Thollon in Nizza, die eines der größten Teleskope dieser Zeit verwendeten.

Die beobachteten saisonalen Schwankungen, die durch den Rückgang der Polkappen und die Entstehung dunkler Regionen während der Marssommer gekennzeichnet sind, gepaart mit dem Vorhandensein von „Kanälen“, führten zu umfangreichen Spekulationen über Leben auf dem Mars. Lange Zeit wurde allgemein angenommen, dass der Mars riesige Meere und Vegetation beherberge. Mit dem Einsatz immer größerer Teleskope nahm jedoch die Zahl der beobachteten langen, geraden Canali ab. Bemerkenswert ist, dass bei Antoniadis Beobachtungen im Jahr 1909 mit einem 84-Zentimeter-Teleskop unregelmäßige Oberflächenmuster identifiziert wurden, aber keine Kanäle erkennbar waren.

Erste Erkundung des Raumfahrzeugs

Mars 1 der Sowjetunion war das erste von der Erde gestartete Raumschiff für den Mars und führte 1963 einen Vorbeiflug durch, bei dem die Kommunikation jedoch unterbrochen wurde. Anschließend war Mariner 4 der NASA das erste Raumschiff, das erfolgreich Daten vom Mars übertrug. Gestartet am 28. November 1964, erreichte es am 15. Juli 1965 seine größte planetarische Annäherung. Mariner 4 identifizierte einen schwachen Strahlungsgürtel des Mars, etwa 0,1 % der Stärke der Erde, und machte die ersten Weltraumbilder eines anderen Planeten.

Die Ankunft von Raumfahrzeugen auf dem Mars in den 1960er und 1970er Jahren stellte zahlreiche bereits bestehende Wahrnehmungen grundlegend in Frage des Planeten. Nach den Ergebnissen der Viking-Experimente zur Lebenserkennung verlagerte sich der vorherrschende wissenschaftliche Konsens hin zur Hypothese eines geologisch inaktiven Planeten. Die von Mariner 9 und Viking erfassten Daten ermöglichten die Erstellung genauerer Marskarten.

Wiederaufnahme der Erkundung

Zwischen der Abschaltung von Viking 1 im Jahr 1982 und 1997 war der Mars das Ziel von nur drei erfolglosen Sonden: Phobos 1 (1988) und Mars Observer (1993), die Vorbeiflüge durchführten, ohne Kontakt herzustellen, und Phobos 2 (1989), bei der es zu einer Orbitalstörung kam, bevor sie ihr beabsichtigtes Ziel, Phobos, erreichte.

Im Jahr 1997 erlangte Mars Pathfinder eine Auszeichnung als erste erfolgreiche Rover-Mission jenseits des Mondes. Diese Mission leitete zusammen mit Mars Global Surveyor (in Betrieb bis Ende 2006) eine kontinuierliche und aktive Roboterpräsenz auf dem Mars ein, die bis heute anhält. Diese Missionen erstellten umfassende und sehr detaillierte Karten der Marstopographie, seines Magnetfelds und der Mineralzusammensetzung an der Oberfläche.

Im Anschluss an diese bahnbrechenden Missionen wurde eine vielfältige Reihe fortschrittlicher unbemannter Raumfahrzeuge, darunter Orbiter, Lander und Rover, zum Mars geschickt. Erfolgreiche Missionen wurden von der NASA (USA), JAXA (Japan), der ESA, dem Vereinigten Königreich, ISRO (Indien), Roscosmos (Russland), den Vereinigten Arabischen Emiraten und CNSA (China) durchgeführt. Diese Bemühungen zielen darauf ab, die Oberfläche, das Klima und die Geologie des Planeten zu untersuchen und so die historischen Komponenten und dynamischen Prozesse der Mars-Hydrosphäre sowie mögliche Beweise für antikes Leben aufzuklären.

Laufende Missionen

Ab 2023 beherbergt der Mars zehn einsatzbereite Raumschiffe.

Derzeit umkreisen acht einsatzbereite Raumschiffe den Mars: 2001 Mars Odyssey, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter, MAVEN, ExoMars Trace Gas Orbiter, der Hope-Orbiter und der Tianwen-1 Orbiter.

Darüber hinaus sind zwei Rover auf der Marsoberfläche aktiv: das Mars Science Laboratory Curiosity und das Perseverance.

Umfassende Marskarten sind online über verschiedene Plattformen wie Google Mars zugänglich. Die NASA bietet zwei spezielle digitale Ressourcen an: Mars Trek, das Planetenvisualisierungen präsentiert, die aus fünf Jahrzehnten Erkundungsdaten abgeleitet wurden, und Experience Curiosity, eine interaktive Simulation, die es Benutzern ermöglicht, mit dem Rover Curiosity in 3D über den Mars zu navigieren.

Zukünftige Missionen

Zu den kommenden Missionen zum Mars gehören:

• EscaPADE-Raumsonde der NASA, deren Start für den 13. November 2025 geplant ist.
• Die Rover-Mission Rosalind Franklin, deren Ziel es war, Beweise für antikes Leben aufzuspüren, sollte ursprünglich im Jahr 2018 starten, wurde jedoch mehrfach verschoben. Der früheste geplante Start ist nun für 2028 angesetzt. Die Initiative erhielt erneute Mittel und wurde 2024 neu gestartet.
• Ein gemeinsames Missionskonzept von NASA und ESA, das sich auf die Gewinnung von Marsproben konzentriert, ist derzeit für den Start im Jahr 2026 geplant.
• Chinas Tianwen-3, eine Mission zur Probenrückgabe, soll entweder 2028 oder 2030 starten.

Bis Februar 2024 betrug die angesammelte Trümmermenge solcher Missionen mehr als sieben Tonnen und bestand hauptsächlich aus abgestürzten und nicht mehr funktionierenden Raumfahrzeugen sowie abgeworfenen Komponenten.

Im April 2024 beauftragte die NASA mehrere kommerzielle Unternehmen mit der Durchführung von Studien zur Bereitstellung von Diensten, die robotergestützte wissenschaftliche Bemühungen auf dem Mars vorantreiben würden. Zu den Hauptschwerpunkten gehören Telekommunikationsinfrastruktur, Nutzlasttransport und Oberflächenbildgebungsfunktionen.

Bewohnbarkeit und Potenzial für menschliche Besiedlung

Im späten 19. Jahrhundert ging die astronomische Gemeinschaft weitgehend davon aus, dass der Mars lebensfördernde Eigenschaften wie Sauerstoff und Wasser besitze. Dennoch berichtete W. W. Campbell vom Lick Observatory im Jahr 1894, dass „wenn Wasserdampf oder Sauerstoff in der Atmosphäre des Mars vorkommen, diese Mengen zu gering sind, als dass sie mit damals verfügbaren Spektroskopen nachgewiesen werden könnten.“ Dieser Befund stellte zahlreiche zeitgenössische Messungen in Frage und stieß zunächst auf Skepsis. Campbell und V. M. Slipher wiederholten die Untersuchung im Jahr 1909 mit verbesserter Instrumentierung, kamen jedoch zu identischen Schlussfolgerungen. Die vorherrschende Vorstellung von der erdähnlichen Bewohnbarkeit des Mars wurde erst endgültig widerlegt, als W. S. Adams diese Ergebnisse im Jahr 1925 bestätigte. Dennoch gab es bis in die 1960er Jahre Veröffentlichungen zur Marsbiologie, in denen saisonale Marsveränderungen oft auf biologische Prozesse und nicht auf alternative Erklärungen zurückgeführt wurden.

Zeitgenössisches wissenschaftliches Verständnis der Bewohnbarkeit eines Planeten – definiert als die Fähigkeit einer Welt, Umweltbedingungen zu fördern, die der Entstehung förderlich sind des Lebens – priorisiert Planeten mit flüssigem Oberflächenwasser. Dies erfordert typischerweise eine Planetenumlaufbahn innerhalb der bewohnbaren Zone, die für die Sonne schätzungsweise von der Erdumlaufbahn bis ungefähr zu der des Mars reicht. Während der Mars während des Perihels kurzzeitig in diese Zone eintritt, verhindert seine dünne Atmosphäre mit niedrigem Druck die anhaltende Präsenz von flüssigem Wasser in ausgedehnten Gebieten. Historische Beweise für den Fluss von flüssigem Wasser auf dem Mars weisen auf dessen früheres Potenzial für die Bewohnbarkeit hin. Jüngste Erkenntnisse deuten jedoch darauf hin, dass das vorhandene Oberflächenwasser des Mars übermäßig salzig und sauer gewesen sein könnte, um typische Lebensformen auf der Erde zu ernähren.

Die Umweltbedingungen des Mars stellen erhebliche Hindernisse für die Erhaltung organischen Lebens dar. Der Planet weist eine minimale Wärmeübertragung über seine Oberfläche auf, verfügt aufgrund des Fehlens einer Magnetosphäre über eine unzureichende Abschirmung gegen Sonnenwindbeschuss und verfügt nicht über ausreichend Atmosphärendruck, um Wasser in einem flüssigen Zustand zu halten, was dazu führt, dass es direkt zu Gas sublimiert. Der Mars scheint geologisch weitgehend, wenn nicht sogar völlig inert zu sein; Das Aufhören der vulkanischen Aktivität hat offenbar das entscheidende Recycling von Chemikalien und Mineralien zwischen der Oberfläche und dem Inneren des Planeten gestoppt.

Planetare Beweise deuten darauf hin, dass der Mars einst wesentlich lebensfördernder war als sein jetziger Zustand; Allerdings bleibt die frühere Existenz lebender Organismen eine ungelöste Frage. Die Viking-Sonden führten Mitte der 1970er Jahre Experimente durch, die darauf abzielten, Mikroorganismen im Marsboden an ihren jeweiligen Landeplätzen zu identifizieren, und lieferten positive Hinweise, wie beispielsweise einen vorübergehenden Anstieg der CO§34§-Erzeugung bei Einwirkung von Wasser und Nährlösungen. Diese ersten Ergebnisse wurden später von der wissenschaftlichen Gemeinschaft angefochten und lösten einen anhaltenden Diskurs aus. Insbesondere behauptet der NASA-Wissenschaftler Gilbert Levin, dass die Viking-Missionen tatsächlich biologische Aktivität entdeckt haben könnten. Eine Untersuchung des Marsmeteoriten EETA79001 im Jahr 2014 ergab, dass Chlorat-, Perchlorat- und Nitrationen in Konzentrationen vorhanden sind, die hoch genug sind, um auf ihre allgegenwärtige Verteilung auf dem Mars schließen zu lassen. Ultraviolette und Röntgenstrahlung würden diese Chlorat- und Perchlorationen in hochreaktive Oxychlorverbindungen umwandeln, was darauf hindeutet, dass alle vorhandenen organischen Moleküle zur Erhaltung unter der Oberfläche vergraben werden müssten.

Der Nachweis von Spurenmengen von Methan und Formaldehyd durch Marsorbiter wurde angesichts des schnellen Abbaus dieser chemischen Verbindungen in der Marsatmosphäre als potenzieller Beweis für biologische Prozesse angesehen. Umgekehrt könnten diese Verbindungen durch vulkanische Aktivität oder andere geologische Mechanismen wie Serpentinisierung kontinuierlich regeneriert werden. Einschlagglas, ein Material, das durch Meteoriteneinschläge entsteht und auf der Erde für seine Fähigkeit bekannt ist, Biosignaturen zu bewahren, wurde auch in Einschlagskratern des Mars identifiziert. In ähnlicher Weise könnte dieses Einschlagglas auf dem Mars möglicherweise Beweise für Leben enthalten haben, vorausgesetzt, dass es am Einschlagort vorhanden ist.

Im Juni 2024 wurde das auf dem Mars identifizierte Gestein Cheyava Falls von der NASA als „potenzielle Biosignatur“ eingestuft. Anschließend entnahm der Perseverance-Rover eine Kernprobe für einen möglichen Transport zur Erde und eine umfassende Analyse. Die vorhandenen Daten sind zwar äußerst überzeugend, schließen jedoch eine schlüssige Bestimmung der biologischen oder abiotischen Entstehung des Gesteins aus.

Vorschläge für menschliche Missionen

Es wurden zahlreiche Vorschläge für bemannte Missionen zum Mars vorgelegt; Bisher wurden jedoch noch keine realisiert. Das NASA Authorization Act von 2017 verlangte eine Machbarkeitsstudie für eine bemannte Mars-Mission in den frühen 2030er Jahren, die später feststellte, dass ein solches Unterfangen undurchführbar sei. Darüber hinaus hat China im Jahr 2021 Pläne für eine bemannte Marsmission mit dem Ziel 2033 formuliert. Private Unternehmen, darunter SpaceX, haben ebenfalls Initiativen für bemannte Expeditionen zum Mars gestartet, mit dem Endziel der Besiedlung des Planeten. Bis 2024 hatte SpaceX die Entwicklung seiner Trägerrakete Starship vorangetrieben, die speziell für die Kolonisierung des Mars entwickelt wurde. Nach Plänen, die das Unternehmen im April 2024 veröffentlichte, prognostiziert Elon Musk die Gründung einer Marskolonie innerhalb der nächsten zwei Jahrzehnte. Dieses ehrgeizige Unterfangen würde auf der Massenproduktion von Raumschiffen, anfänglicher logistischer Unterstützung von der Erde und der Umsetzung der In-situ-Ressourcennutzung auf dem Mars basieren und letztendlich auf die vollständige Selbstversorgung der Kolonie abzielen. Zukünftige bemannte Missionen zum Mars werden voraussichtlich mit dem optimalen Startfenster übereinstimmen, das etwa alle 26 Monate wiederkehrt. Phobos, einer der Marsmonde, wurde als potenzieller Anker für einen Weltraumaufzug vorgeschlagen. Über staatliche Raumfahrtbehörden und private Luft- und Raumfahrtunternehmen hinaus setzen sich auch Organisationen wie die Mars Society und die Planetary Society aktiv für die menschliche Erforschung des Mars ein.

Kulturelle Bedeutung

Mars leitet seinen Namen vom römischen Kriegsgott (Ares in der griechischen Mythologie) ab und wurde von antiken griechischen Astronomen zusätzlich mit dem Halbgott Herakles (römischer Herkules) in Verbindung gebracht, wie von Aristoteles dokumentiert. Diese kriegerische Assoziation des Mars geht zumindest auf die babylonische Astronomie zurück, wo der Planet nach Nergal, der Gottheit des Krieges und der Zerstörung, benannt wurde. Diese thematische Verbindung hat sich in der zeitgenössischen Kultur erhalten, insbesondere in Gustav Holsts Orchestersuite „Die Planeten“, in der der prominente erste Satz den Mars als „Kriegsbringer“ charakterisiert. Das astronomische Symbol des Planeten, das einen Kreis mit einem nach oben rechts zeigenden Speer darstellt, dient auch als herkömmliche Darstellung für das männliche Geschlecht. Die Herkunft dieses Symbols reicht mindestens bis ins 11. Jahrhundert zurück, wobei ein möglicher Vorläufer im griechischen Oxyrhynchus Papyri identifiziert wurde.

Im späten 19. Jahrhundert gewann die Vorstellung, dass der Mars von intelligenten Wesen bewohnt sei, erheblich an Bedeutung. Schiaparellis Beobachtungen von „Canali“ verbreiteten zusammen mit Percival Lowells umfangreichen Schriften die Vorstellung vom Mars als einem austrocknenden, abkühlenden und sterbenden Planeten, der Heimat alter Zivilisationen, die sich mit dem Bau ausgefeilter Bewässerungssysteme beschäftigten. Zahlreiche weitere Beobachtungen und Äußerungen prominenter Persönlichkeiten schürten das sogenannte „Marsfieber“ weiter an. Zeitgenössische hochauflösende Kartierungen der Marsoberfläche haben keine Hinweise auf künstliche Strukturen oder Besiedlung ergeben; Dennoch bestehen weiterhin pseudowissenschaftliche Vermutungen über intelligentes Leben auf dem Mars. In Anlehnung an die canali-Beobachtungen basieren diese Spekulationen häufig auf Interpretationen kleiner Merkmale, die in Bildern von Raumfahrzeugen identifiziert wurden, darunter angebliche „Pyramiden“ und das „Gesicht auf dem Mars“. Der Planetenastronom Carl Sagan formulierte dieses Phänomen in seinem Werk Cosmos mit den Worten: „Der Mars ist zu einer Art mythischer Arena geworden, auf die wir unsere irdischen Hoffnungen und Ängste projiziert haben.“

Die Darstellung des Mars in fiktiven Erzählungen wurde maßgeblich von seinem charakteristischen roten Farbton und von wissenschaftlichen Hypothesen aus dem 19. Jahrhundert beeinflusst, die darauf hindeuten, dass seine Oberflächenbedingungen nicht nur Leben, sondern auch intelligente Zivilisationen ermöglichen könnten. Dieser fruchtbare Boden führte zu zahlreichen Science-Fiction-Werken, die sich mit diesen Themen befassen, darunter H. G. Wells‘ „Der Krieg der Welten“, in dem Marsmenschen versuchen, ihrer sterbenden Welt zu entkommen, indem sie in die Erde eindringen; Ray Bradburys The Martian Chronicles, in dem menschliche Entdecker unbeabsichtigt eine Marszivilisation auslöschen; Edgar Rice Burroughs‘ Barsoom-Serie; C. S. Lewis‘ Roman Out of the Silent Planet aus dem Jahr 1938; und mehrere Geschichten von Robert A. Heinlein, die vor Mitte der 1960er Jahre veröffentlicht wurden. Anschließend weiteten sich die Marsdarstellungen zu animierten Medien aus. Marvin der Marsianer, eine intelligente Comicfigur, debütierte in Haredevil Hare (1948) in den Looney Tunes-Zeichentrickfilmen von Warner Brothers und spielt seitdem eine herausragende Rolle in der Populärkultur. Aufgrund der Daten der Raumsonden Mariner und Viking, die den Mars als eine karge Welt ohne Kanäle darstellten, wurden frühere Vorstellungen über den Planeten weitgehend verworfen. Während diese neuen wissenschaftlichen Erkenntnisse zunächst eine kreative Einschränkung für viele Science-Fiction-Autoren darstellten, diente das Verständnis des Mars nach den Wikingern letztlich als neue Inspirationsquelle für Werke wie Kim Stanley Robinsons Mars-Trilogie.

Astronomie auf dem Mars

• Astronomie auf dem Mars
• Outline of Mars – Ein umfassender Überblick und thematischer Leitfaden zum Planeten Mars.
• Liste der Missionen zum Mars
• Magnetfeld des Mars – Historische Magnetfeldeigenschaften des Planeten Mars.
• Mineralogie des Mars

Notizen

Referenzen

Weinersmith, K., & Weinersmith, Z. (2023). Eine Stadt auf dem Mars: Können wir den Weltraum besiedeln, sollten wir den Weltraum besiedeln und haben wir das wirklich durchdacht? New York: Penguin Press. ISBN 978-1-9848-8172-4.

• Weinersmith K, Weinersmith Z (2023). Eine Stadt auf dem Mars: Können wir den Weltraum besiedeln, sollten wir den Weltraum besiedeln und haben wir das wirklich durchdacht?. New York: Penguin Press. ISBN 978-1-9848-8172-4.Shindell, M. (2023). Aus Liebe zum Mars: Eine menschliche Geschichte des Roten Planeten. Chicago; London: The University of Chicago Press. ISBN 978-0-226-82189-4.
  • Mars Trek, ein integrierter Kartenbrowser mit Karten und Datensätzen für den Mars
  • Erstes Fernsehbild des Mars (15. Juli 1965), CNN News; 15. Juli 2023