Der Mars hat ja eigentlich keine Atmosphäre. Zumindest nicht wenn man darunter das versteht was die Erde hat. Das bisschen an Gas was da um den Mars herumschwirrt ist aber trotzdem recht interessant. Denn es könnte Hinweise liefern, dass auf unserem Nachbarplanet doch noch irgendwo Leben existiert.
Und wie immer gibt es weiter unten eine Transkription des Podcasts.
Die Folge könnt ihr euch hier direkt als YouTube-Video ansehen oder direkt runterladen.
Den Podcast könnt ihr unter
abonnieren beziehungsweise auch bei Bitlove via Torrent beziehen.
Am einfachsten ist es, wenn ihr euch die “Sternengeschichten-App” fürs Handy runterladet und den Podcast damit anhört.
Die Sternengeschichten gibts natürlich auch bei iTunes (wo ich mich immer über Rezensionen und Bewertungen freue) und alle Infos und Links zu den vergangenen Folgen findet ihr unter https://www.sternengeschichten.org.
Und natürlich gibt es die Sternengeschichten auch bei Facebook und bei Twitter.
Transkription
Sternengeschichten Folge 236: Die Atmosphäre des Mars
Unser Nachbarplanet Mars hat eigentlich keine Atmosphäre. Auf jeden Fall dann nicht, wenn man ihn mit der Erde vergleicht. Das bisschen an Gasen was man da um den roten Planeten herum finden kann ist aber trotzdem enorm interessant und erstaunlich komplex.
So gut wie die gesamte Marsatmosphäre besteht aus Kohlendioxid; dieses Gas macht 96 Prozent ihrer Zusammensetzung aus. Dann gibt es noch fast 2 Prozent Argon, fast 2 Prozent Stickstoff und ganz geringe Mengen an Sauerstoff und Kohlenmonoxid. Der atmosphärische Druck ist allerdings enorm gering und beträgt im Durchschnitt nur 600 Pascal, was 0,6 Prozent des Drucks auf der Erde auf Meeresniveau entspricht. Anders gesagt: Die gesamte Masse der Marsatmosphäre macht 25 Billionen Tonnen aus, bei der Erde sind es fast 5150 Billionen Tonnen. Es ist also wirklich nicht viel da, was man “Atmosphäre” nennen könnte. Und nichts, was in irgendeiner Form für uns Menschen zum Atmen geeignet wäre.
Wenn man ganz genau schaut, kann man die Atmosphäre erkennen (Bild: NASA
Die dünne Atmosphäre führt auch dazu dass es am Mars enorm kalt ist. Der Mars ist ja sowieso schon ein Stück weiter von der Sonne entfernt als die Erde und kriegt weniger Wärme ab. Und das bisschen Wärme kann dann auch mangels Atmosphäre auch nicht vernünftig gespeichert werden. Im Durchschnitt liegt die Temperatur bei minus 63 Grad Celsius; wenn es so richtig kalt wird, sinkt der Wert auf minus 143 Grad. Das bleibt natürlich nicht ohne Folgen!
So wie die Erde hat auch der Mars Jahreszeiten. Und so wie bei der Erde ist auch hier die Neigung der Rotationsachse des Planeten verantwortlich. Die Erdachse ist um 23,5 Grad aus der Senkrechten geneigt, beim Mars sind es 25,2 Grad. Auch hier ist also im Lauf eines Marsjahres also eine Hälfte des Planeten in Richtung Sonne geneigt und in der anderen Hälfte von ihr weg. Beim Mars kommt aber noch ein weiterer Faktor hinzu: Während die Umlaufbahn der Erde um die Sonne annähernd kreisförmig ist, weicht die Marsbahn viel deutlicher von der Kreisform ab. Das führt dazu, dass die Jahreszeiten unterschiedlich lang sind. Auf der Nordhalbkugel des Mars dauert der Sommer zum Beispiel 179 Marstage, und genau so lang dauert natürlich der gleichzeitig auf der Südhalbkugel stattfindene Winter. Der Winter auf der Nordhalbkugel ist mit 154 Marstagen deutlich kürzer, ebenso wie der Sommer auf der Südhalbkugel. Der Nordwinter ist daher auch viel länger und kälter als der Südwinter; der Nordsommer länger und wärmer als der Südsommer.
Kalt ist es aber sowieso immer und so wie auf der Erde auch am Mars besonders an den Polen. Nord- und Südpol des Mars liegen im jeweiligen Winter komplett im Dunkeln und dann wird es richtig kalt. Auf der Erde sinkt die Temperatur an den Polen so tief, dass Wasser gefriert; am Mars wird das Kohlendioxid aus der Atmosphäre fest! Hier auf der Erde kennen wir CO2 nur als Gas beziehungsweise in fester Form als künstlich hergestelltes Trockeneis. Auf dem Mars wird es an den Polen aber kälter als die fast minus 80 Grad Celsius die das Kohlendioxid braucht um fest zu werden. Dort fällt als quasi Schnee aus Trockeneis und tatsächlich sind die Eiskappen der Marspole nicht aus Wassereis gebildet sondern eben fast ausschließlich aus gefrorenen Kohlendioxid. Bis zu einem Viertel der sowieso schon dünnen Atmosphäre des Mars verschwindet so im Winter aus der Atmosphäre – wird aber im Sommer wieder gasförmig und kehrt zurück.
Richtig interessant wird es aber dann wenn man sich mit dem Methan in der Atmosphäre des Mars beschäftigt. Davon gibt es nur ganz wenig, von einer Milliarde Gasmoleküle sind nur knapp ein Dutzend Methanmoleküle. Aber diese wenigen Moleküle können eine enorm spannende Geschichte erzählen.
Eigentlich sollte es gar kein Methan geben. Da der Mars so eine enorm dünne Atmosphäre hat, kann die hochenergetische Ultraviolettstrahlung der Sonne ungehindert durchdringen. Diese UV-Strahlung bricht die chemische Bindung zwischen den Wasserstoff- und Kohlenstoffmolekülen aus, die das Methan bilden. Wenn man heute also noch Methan auf dem Mars finden kann, dann muss es Prozesse geben die immer wieder neues Methan bilden.
Ein solcher Prozess könnte die sogenannte “Serpentinisierung” sein. So nennt man eine chemische Reaktion zwischen dem auf dem Mars häufig vorkommenden Mineral Olivin und Kohlendioxid, zusammen mit Wasser das tief im Boden des Mars in gefrorener Form vorkommt. Methan könnte auch entstehen wenn es auf dem Mars Vulkanismus gibt. Das war früher mit Sicherheit der Fall; wir haben auf dem Mars jede Menge erloschene Vulkane entdeckt. Unter anderem den Olympus Mons, der mit seiner Höhe von 25 Kilometern nicht nur der größte Vulkan sondern auch der größte Berg des Sonnensystems ist. Aber alle Raumsonden und Marsrover haben bis jetzt keine Anzeichen dafür gefunden, dass auf dem Mars auch in der Gegenwart noch Vulkane ausbrechen.
Neben den geologischen Quellen gibt es noch eine zweite Art von wichtigen Prozessen die Methan erzeugen. Und zwar der Stoffwechsel von Lebewesen. Mikroorganismen können Methan freisetzen und das sie das auf der Erde tun wissen wir schon lange. Trotz intensiver Suche hat man aber auf dem Mars noch keine Spuren von Leben entdecken können. Aber es ist nicht unmöglich das im gefrorenen Boden vielleicht doch irgendwelche Mikroorganismen leben und Methan erzeugen.
Das Methan am Mars ist da und es muss irgendwo her kommen. Aber noch wissen wir nicht genug darüber. Wenn das Methan aus geologischen Quellen stammt, dann sollte gleichzeitig auch Schwefeldioxid erzeugt werden; bei biologischen Quellen wird es von Ethan begleitet. Schwefeldioxid ist bis jetzt in der Atmosphäre nicht entdeckt worden; wenn es vorhanden ist dann müssen es weniger als 0,2 Moleküle pro Milliarde Gasmoleküle sein. Aber immerhin konnte man ein bisschen Schwefeldioxid in einer Gesteinsprobe finden die der Marsrover Curiosity im Jahr 2013 untersucht hat. Bei Ethan sieht es ähnlich aus; man hat nichts gefunden und die Obergrenze auf 0,2 Moleküle pro Milliarde Moleküle gesetzt.
Wo das Methan auf dem Mars herkommt und ob es vielleicht aus biologischen Quellen stammt bleibt also vorerst ungeklärt. Zukünftige Missionen zum Mars die bessere Messinstrumente an Bord haben können dieses Rätsel aber hoffentlich lösen.
Variationen im Methangehalt der Marsathmosphäre (Bild: Trent Schindler/NASA
Aber immerhin wissen wir, warum der Mars so eine dünne Atmosphäre hat. Der Hauptgrund dafür ist seine geringe Masse. Der Mars hat nur knapp 10 Prozent der Erdmasse und schon allein deswegen viel weniger Gravitationskraft mit dem er seine Atmosphäre festhalten kann. Gasmoleküle die sich ausreichend schnell bewegen können so ins All entkommen und verschwinden. Viel wichtiger ist aber das was die geringe Masse im Inneren des Planeten verursacht. Die Erde hat einen metallischen Kern der zum Teil flüssig ist. Die sich bewegenden Metallmassen erzeugen ein Magnetfeld und das schützt uns vor dem Sonnenwind.
Der Mars hat ebenfalls einen Kern aus Eisen und früher war er ebenfalls zum Teil flüssig. Der Mars wird früher also ebenfalls ein Magnetfeld gehabt haben. Dann aber kühlte der Mars aus. Das tut die Erde natürlich auch, aber die ist viel größer und das Abkühlen dauert länger. Die Erde hat in ihrem großen Kern aber auch viel mehr radioaktives Material das mit seiner Zerfallswärme die Temperatur heiß genug hält. Der kleine Mars ist nicht nur viel schneller abgekühlt als die Erde sondern hatte auch viel weniger radioaktives Material das diese Abkühlung verlangsamen hätte können.
Kurz gesagt: Der Kern des Mars wurde fest, das Magnetfeld verschwand und der Planet war dem Sonnenwind schutzlos ausgeliefert. Die von der Sonne ins All geschleuderten hochenergetischen Teilchen können auf die Moleküle der Marsatmosphäre treffen, die chemischen Bindungen aufbrechen und so dafür sorgen das die einzelnen Atome ins All verschwinden können. Die Sonne hat im Laufe der Jahrmilliarden die Atmosphäre des Mars quasi wie mit einem Sandstrahler abgetragen. Dass dieser Prozess auch heute noch stattfindet hat die Marssonde MAVEN der NASA auch konkret und vor Ort gemessen.
Die Marsatmosphäre ist also dünn, nicht zum atmen geeignet und wird immer weniger – aber von allen Atmosphären die wir im Sonnensystem finden können ist sie der unserer Erde immer noch am ähnlichsten. Auf der 450 Grad heißen Venus könnte ein Mensch selbst mit Raumanzug keine Minute lang überlegen; auf dem Saturnmond Titan mit seiner dicken Stickstoff-Atmosphäre ist es mit -180 Grad viel zu kalt. Der Rest der Himmelskörper im Sonnensystem hat keine nennenswerte Atmosphäre bzw. keine Oberfläche auf der wir herumlaufen könnten. Aber an einem Sommertag auf dem Mars wären eine leichte Jacke, ein Helm und eine Sauerstoffflasche eigentlich ausreichend um einen Spaziergang im Freien unternehmen zu können. Und wenn wir irgendwann mal auf dem Mars spazieren gehen, dann finden wir vielleicht auch endlich heraus, ob es dort Leben gibt oder nicht…
Kommentare (37)