Atmosphäre des Mars: Zusammensetzung, Klima & Wetter

Die dünne Marsatmosphäre besteht heute hauptsächlich aus Kohlendioxid, wie in diesem Künstler dargestellt

Die dünne Marsatmosphäre besteht heute hauptsächlich aus Kohlendioxid, wie in der Illustration dieses Künstlers dargestellt. (Bildnachweis: NASA)



Der Mars ist ein Planet, der den Klimawandel in großem Maßstab zeigt. Obwohl die Marsatmosphäre früher dick genug war, um Wasser an die Oberfläche zu fließen, ist dieses Wasser heute entweder knapp oder nicht vorhanden. Die Atmosphäre ist heute auch zu dünn, um das Leben, wie wir es kennen, problemlos zu unterstützen, obwohl es in der Antike Leben gegeben haben mag.



Das Klima des Mars hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, darunter seine Eiskappen, Wasserdampf und Staubstürme. Manchmal können riesige Staubstürme den gesamten Planeten überdecken und monatelang andauern und den Himmel verschwommen und rot färben.

Woraus besteht die Atmosphäre des Mars?

Die Atmosphäre des Mars ist etwa 100-mal dünner als die der Erde und besteht zu 95 Prozent aus Kohlendioxid. Hier ist eine Aufschlüsselung seiner Zusammensetzung nach a NASA-Datenblatt :



  • Kohlendioxid: 95,32 Prozent
  • Stickstoff: 2,7 Prozent
  • Argon: 1,6 Prozent
  • Sauerstoff: 0,13 Prozent
  • Kohlenmonoxid: 0,08 Prozent
  • Außerdem geringe Mengen an: Wasser, Stickoxid, Neon, Wasserstoff-Deuterium-Sauerstoff, Krypton und Xenon

Klima und Wetter

Zu Beginn seiner Geschichte (insbesondere in Zeiträumen, die älter als 3,5 Milliarden Jahre sind) hatte der Mars eine ausreichend dicke Atmosphäre, damit Wasser auf seiner Oberfläche fließen konnte. Orbitalbilder zeigen weite Flussebenen und mögliche Ozeangrenzen, während mehrere Mars-Rover Hinweise auf wassergetränkte Gesteine ​​​​auf der Oberfläche (wie Hämatit oder Ton) gefunden haben. Aus noch wenig verstandenen Gründen wurde die Marsatmosphäre jedoch dünner.

Die führende Theorie ist, dass die leichte Gravitation des Mars in Verbindung mit dem Fehlen eines globalen Magnetfelds die Atmosphäre anfällig für den Druck des Sonnenwinds machte, dem ständigen Strom von Teilchen, der von der Sonne kommt. Über Millionen von Jahren hat der Druck der Sonne die leichteren Moleküle aus der Atmosphäre entfernt und sie ausgedünnt. Dieser Prozess wird von der NASA-Mission MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) untersucht. Andere Forscher vermuten, dass vielleicht ein riesiger Einschlag eines kleinen Körpers die Atmosphäre zerstört hätte.

Die dünne Atmosphäre des Mars und seine größere Entfernung von der Sonne bedeuten, dass der Mars viel kälter ist als die Erde. Die Durchschnittstemperatur beträgt etwa minus 80 Grad Fahrenheit (minus 60 Grad Celsius), obwohl sie von minus 195 F (minus 125 C) in der Nähe der Pole im Winter bis zu komfortablen 70 F (20 C) am Mittag in der Nähe des Äquators schwanken kann.



Die Atmosphäre des Mars ist auch etwa 100-mal dünner als die der Erde, aber immer noch dick genug, um Wetter, Wolken und Winde zu tragen. Es gibt auch Strahlung an seiner Oberfläche, aber sie sollte nicht ausreichen, um die Erforschung des Mars zu stoppen; Eine Analyse des Rovers Curiosity ergab, dass eine einzelne Mission zum Mars vergleichbar ist mit der Strahlungsrichtlinien für Astronauten für die Europäische Weltraumorganisation, obwohl sie die der NASA übertrifft.

Riese Staubteufel routinemäßig den oxidierten Eisenstaub aufwirbeln, der die Marsoberfläche bedeckt. Staub ist auch ein permanenter Bestandteil der Atmosphäre, mit höheren Mengen davon im nördlichen Herbst und Winter und geringeren Mengen im nördlichen Frühling und Sommer. Die Staubstürme des Mars sind der größte im Sonnensystem , in der Lage, den gesamten Planeten zu bedecken und monatelang zu bestehen. Diese finden in der Regel im Frühjahr oder Sommer statt.

Eine Theorie, warum Staubstürme auf dem Mars so groß werden können, beginnt damit, dass in der Luft schwebende Staubpartikel Sonnenlicht absorbieren und die Marsatmosphäre in ihrer Umgebung erwärmen. Warme Luftblasen strömen in kältere Regionen und erzeugen Winde. Starke Winde heben mehr Staub vom Boden, was wiederum die Atmosphäre erwärmt, mehr Wind aufwirbelt und mehr Staub aufwirbelt. Eine Studie aus dem Jahr 2015 deutete ferner darauf hin, dass die Dynamik des Mars – die von anderen Planeten beeinflusst wird – Staubstürme erzeugt, die den Planeten umkreisen, wenn diese Dynamik zu Beginn der Staubsturmsaison am größten ist.



Manchmal sogar schneit auf dem Mars . Die Mars-Schneeflocken, die eher aus Kohlendioxid als aus Wasser bestehen, gelten als sehr kleine Partikel, die einen Nebeleffekt erzeugen, anstatt wie fallender Schnee zu erscheinen. Die Nord- und Südpolarregionen des Mars sind von Eis bedeckt, das größtenteils aus Kohlendioxid und nicht aus Wasser besteht.

Heute sagt die NASA, dass saisonale Veränderungen auf das Zu- und Abnehmen der Kohlendioxid-Eiskappen , Staub, der sich in der Atmosphäre bewegt, und Wasserdampf, der sich zwischen der Oberfläche und der Atmosphäre bewegt. (Der größte Teil des Wassers stammt aus der nördlichen Wassereiskappe, die während des Marssommers freigelegt wird und sublimiert, wenn Kohlendioxid von der Kappe verdunstet.)

„Im Winter sind die Temperaturen in den Polarregionen kalt genug für das CO2[Kohlendioxid] in der Atmosphäre, um an der Oberfläche zu Eis zu kondensieren. Das CO2sublimiert dann im Frühjahr und Sommer von der Eiskappe und kehrt in die Atmosphäre zurück“, erklärte die NASA.

„Auf der Nordhalbkugel ist das CO2Eiskappe verschwindet im Sommer vollständig und legt eine große mehrjährige H . frei2O Eiskappe. Während des Sommers auf der Südhalbkugel wird ein kleiner CO2bedeckte Eiskappe überlebt; diese mehrjährige Eiskappe ist vom Südpol versetzt. Dieser CO-Kreislauf2in und aus dem Eis an der Oberfläche ändert die atmosphärische Masse im Laufe eines Marsjahres um mehrere zehn Prozent.'

Ab 2017 überwachen mehrere Orbitalmissionen langfristige Klimaänderungen auf dem Mars, darunter:

  • ExoMars Trace Gas Orbiter (Europäische Weltraumorganisation oder ESA)
  • MAVEN (NASA)
  • Mars-Express (ESA)
  • Mars-Odyssee (NASA)
  • Mars Orbiter Mission oder Mangalyaan (Indian Research Space Organization)
  • Mars Reconnaissance Orbiter (NASA)

Zu den aktuellen Oberflächenmissionen gehören die Rover Curiosity und Opportunity der NASA. In den kommenden Jahren sind weitere Oberflächenmissionen geplant, darunter der Mars 2020 der NASA und ein ExoMars-Rover der ESA.

Möglichkeit des Lebens

Der Mars hätte einst Leben beherbergen können. Manche vermuten, dass es dort heute noch Leben geben könnte. Einige Forscher haben sogar spekuliert, dass Leben auf der Erde könnte den Mars gesät haben , oder das Leben auf der vom Mars gesäten Erde . Die Wikinger-Lander suchten in den späten 1970er Jahren bekanntermaßen Leben auf dem Mars, kamen aber leer aus. Heute sind einige dieser Ergebnisse umstritten, insbesondere eines, bei dem eine Bodenprobe erhitzt und dann auf organische Stoffe untersucht wurde. Während Viking keine organischen Stoffe gefunden hat, haben andere Forscher alternative Erklärungen für ihr Versagen (z. B. die Instrumente, die nicht empfindlich sind, um Leben zu erkennen).

Ozeane haben möglicherweise in der Vergangenheit die Oberfläche des Mars bedeckt und eine Umgebung für die Entwicklung von Leben geschaffen. Obwohl der Rote Planet heute eine kalte Wüste ist, vermuten Forscher, dass flüssiges Wasser unter der Erde vorhanden sein könnte, das eine potenzielle Zuflucht für alles Leben bietet, das dort noch existieren könnte. Mehrere Studien haben gezeigt, dass sich unter der Oberfläche reichlich Wassereis befindet.

An Marshängen tritt manchmal ein Merkmal auf, das als Recurring Slope Lineae (RSL) bezeichnet wird. Im Jahr 2015 gaben Forscher bekannt, dass in diesen Strukturen hydratisierte Salze gefunden wurden, was darauf hindeutet, dass RSLs eine Art salziges Wasser enthalten – eine Umgebung, die für einige Formen extremen Lebens gastfreundlich sein könnte. Weitere Studien in den Jahren 2016 und 2017 haben jedoch einige Zweifel an dieser Theorie aufkommen lassen. Eine Studie deutete an, dass das Wasser aus der Marsatmosphäre stammen könnte, während andere behaupten, dass die RSLs stattdessen auf trockener Sand .

Der Curiosity-Rover der NASA sucht derzeit während seiner Mission auf dem Mars, die 2012 begann, nach bewohnbaren Umgebungen. Der Mars 2020-Rover der NASA wird voraussichtlich noch einen Schritt weiter gehen und potenzielle Proben mit Biosignaturen zwischenspeichern, die für zukünftige Missionen abgerufen werden können. Im Rahmen der ExoMars-Mission plant die ESA auch einen eigenen Biosignatur-Jagd-Rover. Die Herausforderung besteht darin, dass diese Rover, obwohl sie leistungsstark sind, nicht die gleiche Art von hochentwickelter Laborausrüstung tragen können, die normalerweise auf der Erde verwendet wird, um Lebenszeichen in alten Gesteinsproben zu finden. Außerdem ist es selbst für Erdproben schwierig, den Lebenstest zu bestehen, da geologische Signaturen als Leben maskiert werden können; Entdeckungen des antiken Lebens in Grönland und Quebec, Kanada in den Jahren 2016 und 2017, sind beispielsweise umstritten.

Zusätzliche Berichterstattung von Elizabeth Howell, guesswhozoo.com-Mitwirkende.