Seit Tausenden von Jahren haben die Menschen in den Himmel gestarrt und sich über den Roten Planeten gewundert. Mit bloßem Auge von der Erde aus leicht zu erkennen, haben antike Astronomen regelmäßig seinen Kurs über den Himmel verfolgt. Im 19. Jahrhundert begannen Wissenschaftler mit der Entwicklung leistungsfähiger Teleskope, die Oberfläche des Planeten zu beobachten und über die Möglichkeit zu spekulieren, dass dort Leben existiert.
Doch erst im Weltraumzeitalter begann die Forschung, die tieferen Geheimnisse des Planeten wirklich zu beleuchten. Dank zahlreicher Raumsonden, Orbiter und Roboter-Rover haben Wissenschaftler viel über die Oberfläche des Planeten, seine Geschichte und die vielen Ähnlichkeiten mit der Erde erfahren. Nirgendwo wird dies deutlicher als in der Zusammensetzung des Planeten selbst.
Struktur und Zusammensetzung:
Wie die Erde hat auch das Innere des Mars einen Prozess durchlaufen, der als Differenzierung bezeichnet wird. Hier bildet sich ein Planet aufgrund seiner physikalischen oder chemischen Zusammensetzung in Schichten, wobei dichtere Materialien im Zentrum und weniger dichte Materialien näher an der Oberfläche konzentriert sind. Im Fall des Mars bedeutet dies einen Kern mit einem Radius zwischen 1700 und 1850 km (1050 – 1150 Meilen) und besteht hauptsächlich aus Eisen, Nickel und Schwefel.
Dieser Kern ist von einem Silikatmantel umgeben, der in der Vergangenheit eindeutig tektonische und vulkanische Aktivität erlebte, aber jetzt inaktiv zu sein scheint. Neben Silizium und Sauerstoff sind die am häufigsten vorkommenden Elemente in der Marskruste Eisen, Magnesium, Aluminium, Kalzium und Kalium. Die Oxidation des Eisenstaubs verleiht der Oberfläche ihren rötlichen Farbton.
Zusammengesetztes Bild, das den Größenunterschied zwischen Erde und Mars zeigt. Bildnachweis: NASA/Mars Exploration
Magnetismus und geologische Aktivität:
Darüber hinaus endet die Ähnlichkeit zwischen der inneren Zusammensetzung der Erde und des Mars. Hier auf der Erde ist der Kern vollständig flüssig, besteht aus geschmolzenem Metall und ist ständig in Bewegung. Die Rotation des inneren Erdkerns dreht sich in eine andere Richtung als der äußere Kern und die Wechselwirkung der beiden gibt der Erde ihr Magnetfeld. Dies wiederum schützt die Oberfläche unseres Planeten vor schädlicher Sonnenstrahlung.
Der Marskern hingegen ist weitgehend fest und bewegt sich nicht. Dadurch fehlt dem Planeten ein Magnetfeld und er wird ständig mit Strahlung bombardiert. Es wird spekuliert, dass dies einer der Gründe dafür ist, dass die Oberfläche in den letzten Äonen leblos geworden ist, obwohl es einst flüssiges, fließendes Wasser gab.
Obwohl es derzeit kein Magnetfeld gibt, gibt es Hinweise darauf, dass der Mars einmal ein Magnetfeld hatte. Nach Angaben derMars Global Surveyor, Teile der Erdkruste wurden in der Vergangenheit magnetisiert. Sie fand auch Beweise, die darauf hindeuten, dass dieses Magnetfeld Polarumkehrungen durchgemacht hat.
Dieser beobachtete Paläomagnetismus von Mineralien, die auf der Marsoberfläche gefunden wurden, hat ähnliche Eigenschaften wie Magnetfelder, die auf einigen Meeresböden der Erde entdeckt wurden. Diese Ergebnisse führten zu einer erneuten Überprüfung einer Theorie, die ursprünglich 1999 vorgeschlagen wurde und postulierte, dass der Mars vor vier Milliarden Jahren eine plattentektonische Aktivität erlebte. Diese Aktivität hat seitdem aufgehört zu funktionieren, wodurch das Magnetfeld des Planeten verblasst.
Karte des Mars Global Surveyor der aktuellen Magnetfelder auf dem Mars. Bildnachweis: NASA/JPL
Ähnlich wie der Kern ruht auch der Mantel, ohne dass eine tektonische Plattenwirkung die Oberfläche umformt oder die Entfernung von Kohlenstoff aus der Atmosphäre unterstützt. Die durchschnittliche Dicke der Erdkruste beträgt etwa 50 km (31 mi), mit einer maximalen Dicke von 125 km (78 mi). Im Gegensatz dazu ist die Erdkruste im Durchschnitt 40 km (25 mi) groß und nur ein Drittel so dick wie die des Mars, bezogen auf die Größe der beiden Planeten.
Die Kruste besteht hauptsächlich aus Basalt der vulkanischen Aktivität, die vor Milliarden von Jahren stattfand. Angesichts der Leichtigkeit des Staubs und der hohen Geschwindigkeit der Marswinde können Merkmale auf der Oberfläche in relativ kurzer Zeit ausgelöscht werden.
Entstehung und Entwicklung:
Ein Großteil der Zusammensetzung des Mars wird seiner Position relativ zur Sonne zugeschrieben. Elemente mit vergleichsweise niedrigen Siedepunkten wie Chlor, Phosphor und Schwefel kommen auf dem Mars viel häufiger vor als auf der Erde. Wissenschaftler glauben, dass diese Elemente wahrscheinlich durch den energiegeladenen Sonnenwind des jungen Sterns aus sonnennäheren Gebieten entfernt wurden.
Nach seiner Entstehung war der Mars, wie alle Planeten des Sonnensystems, dem sogenannten „Late Heavy Bombardment“ ausgesetzt. Ungefähr 60 % der Marsoberfläche weist eine Aufzeichnung von Einschlägen aus dieser Zeit auf, während ein Großteil der verbleibenden Oberfläche wahrscheinlich von riesigen Einschlagsbecken unterlagert ist, die durch diese Ereignisse verursacht wurden.
Das Nordpolarbecken ist das große blaue, tief liegende Gebiet am nördlichen Ende dieser topografischen Karte des Mars. Bildnachweis: NASA/JPL/USGS
Diese Krater sind aufgrund der langsamen Erosionsrate auf dem Mars so gut erhalten. Hellas Planitia , auch Hellas-Einschlagsbecken genannt, ist der größte Krater auf dem Mars. Sein Umfang beträgt etwa 2.300 Kilometer und er ist neun Kilometer tief.
Das größte Einschlagsereignis auf dem Mars soll sich auf der Nordhalbkugel ereignet haben. Dieses Gebiet, das als Nordpolarbecken bekannt ist, misst etwa 10.600 km mal 8.500 km oder etwa viermal so groß wie das des Mondes Südpol – Aitken Becken, dem größten bisher entdeckten Einschlagskrater.
Obwohl noch nicht bestätigt, dass es sich um ein Einschlagsereignis handelt, ist die aktuelle Theorie, dass dieses Becken entstand, als ein Körper von Pluto-Größe vor etwa vier Milliarden Jahren mit dem Mars kollidierte. Dies soll für die Hemisphären-Dichotomie des Mars verantwortlich gewesen sein und das glatte Borealis-Becken geschaffen haben, das heute 40% des Planeten bedeckt.
Wissenschaftler sind sich derzeit nicht sicher, ob ein großer Einfluss dafür verantwortlich sein könnte, dass der Kern und die tektonische Aktivität inaktiv geworden sind. Die InSight-Lander , das für 2018 geplant ist, soll Licht in dieses und andere Rätsel bringen – mit einem Seismometer, um die Modelle des Innenraums besser einzugrenzen.
Hellas Planitia erstreckt sich über etwa 50° Länge und mehr als 20° Breite. Aus Daten des Mars Orbiter LaserAltimeter (MOLA). Bildnachweis: NASA
Andere Theorien behaupten, dass die geringere Masse und chemische Zusammensetzung des Mars dazu führten, dass er schneller abkühlte als die Erde. Es wird daher angenommen, dass dieser Abkühlungsprozess die Konvektion im äußeren Kern des Planeten stoppte, wodurch sein Magnetfeld verschwindet.
Der Mars hat auch erkennbare Rinnen und Kanäle auf seiner Oberfläche, und viele Wissenschaftler glauben, dass sie früher von flüssigem Wasser durchflossen wurden. Wenn man sie mit ähnlichen Merkmalen auf der Erde vergleicht, wird angenommen, dass diese zumindest teilweise durch Wassererosion entstanden sind. Einige dieser Kanäle sind ziemlich groß und erreichen eine Länge von 2.000 Kilometern und eine Breite von 100 Kilometern.
Ja, der Mars ist in vielerlei Hinsicht der Erde sehr ähnlich. Es ist ein felsiger Planet, hat eine Kruste, einen Mantel und einen Kern und besteht aus ungefähr den gleichen Elementen. Während unsere Erforschung des Roten Planeten weitergeht, lernen wir immer mehr über seine Geschichte und Entwicklung. Eines Tages könnten wir uns auf diesem Felsen niederlassen und uns auf seine Ähnlichkeiten verlassen, um einen „Backup-Standort“ für die Menschheit zu schaffen.
Wir haben viele interessante Artikel zum Thema März hier bei Universe Today. Hier ist Wie lange dauert es, zum Mars zu gelangen? , Wie weit ist der Mars von der Erde entfernt? , Wie stark ist die Schwerkraft auf dem Mars? , Wie ist das Wetter auf dem Mars? , Die Umlaufbahn des Mars. Wie lange dauert ein Jahr auf dem Mars? , Wie kolonisieren wir den Mars? , und Wie terraformieren wir den Mars?
Fragen Sie einen Wissenschaftler beantwortete die Frage nach der Zusammensetzung des Mars, und hier sind einige allgemeine Informationen über den Mars von neun Planeten.
Wenn Sie schließlich mehr über den Mars im Allgemeinen erfahren möchten, haben wir bei Astronomy Cast mehrere Podcast-Episoden über den Roten Planeten gedreht. Folge 52: Mars , und Folge 91: Die Suche nach Wasser auf dem Mars .
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