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Der Mars – unser Nachbar im All

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Lerntext zum Thema Der Mars – unser Nachbar im All

Mars – die Suche nach Wasser auf dem „Roten Planeten“

Der Mars – der vierte Planet in unserem Sonnensystem – ist seit vielen Jahren ein faszinierendes Ziel für Wissenschaftler und Forscher. Er wird auch oft als der „Rote Planet“ bezeichnet.

Der Mars
Der Mars

Die Temperaturen auf dem Mars sind extrem. Tagsüber kann es in der Nähe des Äquators bis zu $20~^\circ \text{C}$ warm werden, aber in der Nacht sinken die Temperaturen oft auf $-60~^\circ \text{C}$ oder noch kälter. Die Atmosphäre des Mars besteht hauptsächlich aus Kohlenstoffdioxid $(\text{CO}_2)$ und ist sehr dünn. Es gibt nur sehr wenig Sauerstoff, was das Atmen für Menschen unmöglich macht.

Seit den Viking-Missionen in den 1970er-Jahren gibt es interessante Hinweise auf die Möglichkeit von Leben auf dem Mars. Ein zentraler Punkt dieser Forschung ist die Frage nach dem Vorhandensein von Wasser. Aber wie untersuchen wir Menschen den Mars?

Die Untersuchung des Mars

Schon seit Jahrzehnten schicken wir Raumsonden und Roboter zum Mars, um mehr über ihn zu erfahren. Diese Roboter sind wie kleine Wissenschaftler, die verschiedene Aufgaben haben: Sie machen Fotos, sammeln Proben und schicken Daten zurück zur Erde. Einige Sonden wurden in eine geostationäre Umlaufbahn um den Mars gebracht, um diesen von oben zu untersuchen. Andere Sonden bzw. Roboter sollten auf dem Mars landen und ihn von seiner Oberfläche aus untersuchen!

Der Mars-Rover
Der Mars-Rover

Eine der bekanntesten Missionen war die Marslandung des Rovers Curiosity im Jahr 2012. Curiosity hat uns viele wertvolle Informationen über den Mars geliefert. Er hat die geologische und klimatische Geschichte des Mars untersucht.

Marslandung

Eine Marslandung ist eine riesige Herausforderung. Es dauert etwa sechs bis neun Monate, um von der Erde zum Mars zu reisen. Wenn eine Raumsonde den Mars erreicht, muss sie sicher auf der Oberfläche landen. Dies ist besonders schwierig, weil die Atmosphäre des Mars viel dünner ist als die der Erde, was das Abbremsen erschwert.

Die Frage nach Wasser und Leben auf dem Mars

Die Eiskappen an den Polen des Mars sind uns bereits seit über 100 Jahren bekannt. Dort sind die Temperaturen allerdings zu extrem, als dass an den Polkappen Leben existieren könnte. Die Sonde Mars Odyssey entdeckte 2001 das Vorhandensein eines Eismeers unterhalb der Marsoberfläche abseits der Polkappen. Denn wenn kosmische Strahlung auf andere Elemente trifft, geben diese Gammastrahlung ab. Die Wellenlänge dieser von den Elementen abgegebenen Gammastrahlung ist charakteristisch für das jeweilige Element. Anhand dieser Strahlung kann also ganz genau bestimmt werden, welches Element die Strahlung abgegeben hat. Mit den Messwerten der Sonde konnte so zweifelsfrei Wasser in Form von Eis auf dem Mars nachgewiesen werden! Das Besondere hierbei war, dass dieses Eismeer abseits der Polkappen gefunden wurde. Abseits der Polkappen ist die Temperatur warm genug, dass dort einst Leben existieren konnte.

Voraussetzungen für die Besiedlung des Mars

Auch wenn der Mars eher lebensfeindlich ist, könnten wir Menschen den Mars besiedeln und es gibt auch Organisationen wie SpaceX, die dieses Ziel tatsächlich anstreben und viel Geld investieren, um eine Marsbesiedlung zu realisieren! Allerdings gibt es noch einige Voraussetzungen zu erfüllen.

Auf dem Mars ist die Strahlenbelastung wegen der kaum vorhandenen Atmosphäre viel größer. Außerdem ist so kein Sauerstoff vorhanden, den wir Menschen unbedingt zum Atmen benötigen. Wir bräuchten also Schutzräume, die einerseits die kosmische Strahlung abfangen und gleichzeitig eine Atmosphäre schaffen, in der die Temperaturen und der Sauerstoffgehalt wie bei uns auf der Erde ist. Wir müssten es schaffen, zuverlässige Energiequellen wie z. B. Solarzellen zu installieren und in der Lage sein, selbst Nahrung produzieren zu können. Zusammengefasst erfordert die Besiedlung des Mars sorgfältige Planung und Vorbereitung, um die Herausforderungen der Landung, Strahlung, Energieversorgung, Sauerstoffgewinnung und Nahrungsmittelproduktion erfolgreich zu meistern.

Zusammenfassung zu „Der Mars – unser Nachbar im All“

  • Der Mars ist ein kalter, trockener und lebensfeindlicher Planet mit einer sehr dünnen Atmosphäre und einer Durchschnittstemperatur von $-63~^\circ \text{C}$!
  • Seit über 100 Jahren ist uns die Existenz von Eis an den Polkappen bekannt. Dort ist die Temperatur allerdings so extrem kalt, dass dort kein Leben existieren könnte.
  • Die Marssonde Odyssey fand 2001 eindeutige Hinweise auf die Existenz von Wasser in Form von Eis an moderaten Breiten des Mars. Dort ist die Temperatur so, dass dort Leben existieren konnte!
  • Auch wenn der Mars eher lebensfeindlich ist, können wir Menschen ihn eventuell eines Tages besiedeln! Die Besiedlung des Mars erfordert eine sorgfältige Planung und Vorbereitung, um die Herausforderungen der Landung, Strahlung, Energieversorgung, Sauerstoffgewinnung und Nahrungsmittelproduktion erfolgreich zu meistern.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Der Mars – unser Nachbar im All

Wie kann anhand von kosmischer Strahlung die Existenz von bestimmten Elementen herausgefunden werden?
Wie ist die Temperatur und die Atmosphäre auf dem Mars?
Was ist kosmische Strahlung?
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Vorschaubild einer Übung

Der Mars – unser Nachbar im All Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Lerntext Der Mars – unser Nachbar im All kannst du es wiederholen und üben.
  • Bestimme die Funktion, die man hinter den Linien auf der Marsoberfläche vermutete.

    Tipps

    Diese Theorie ging davon aus, dass der Mars bewohnt ist.

    Der Astronom Percival Lowell nahm an, dass diese Strukturen von Marsbewohnern gebaut wurden, um den trockenen Planeten zu bewässern.

    Lösung

    Hinter den Strukturen auf der Marsoberfläche wurde ein Kanalsystem vermutet. Es sollte der Bewässerung des trockenen Planeten dienen und einzelne marsianische Städte miteinander verbinden.

  • Nenne wichtige Aspekte der Suche nach „Leben auf dem Mars“.

    Tipps

    Die Geschichte der Raumfahrt begann mit dem ersten Erdsatelliten im Jahr 1957.

    Die Mariner-Sonden der NASA (National Aeronautics and Space Administration oder deutsch: Nationale Aeronautik- und Raumfahrtbehörde) dienten der Erforschung erdähnlicher Planeten unseres Sonnensystems.

    Das Viking-Programm der NASA erforschte den Mars in den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts.

    Bereits einfachere Lebensformen als Mensch oder Säugetier weisen nach, dass Leben auf einem Planeten möglich ist.

    Lösung

    Im Jahr 1965 konnten erstmals Aufnahmen vom Planeten Mars gemacht werden. Die NASA-Sonde Mariner 4 entdeckte jedoch weder die vermuteten Mars-Siedlungen noch das erhoffte Wasser. Nach weiteren 5 Jahren erforschte die Nasa den Marsboden mit sogenannten „Viking“-Sonden. Die Hoffnung der Forscher bestand nicht mehr darin, eine außerirdische Zivilisation zu finden, die uns Menschen ähnelt. Bereits ein kleines Insekt wäre ein bahnbrechender Fund und Hinweis darauf, dass Leben auf dem Mars möglich ist.

  • Erschließe falsche und unerforschte Aussagen zur Untersuchung von Planetenoberflächen

    Tipps

    Zwischen der Erde und der Sonne liegen die Planeten Venus und Merkur.

    Mikroorganismen sind derart klein, dass sie erst unter dem Mikroskop sichtbar werden.

    Die Größenordnung von Mikroorganismen liegt - wie der Name schon verrät - im Mikrometerbereich.

    Die Photosynthese beschreibt den Prozess der Umwandlung von Kohlenstoffdioxid und Wasser zu Glucose. Diese Umwandlung geschieht mit der Hilfe von Licht.

    Lösung

    Falsche Aussagen: *Nicht der Planet Mars steht der Sonne am nächsten, sondern der Planet Merkur. Insekten sind zu groß um als Mikroorganismus bezeichnet zu werden. Die Größenordnung von Mikroorganismen liegt im Mikrometerbereich. Zwar ist das Chlorophyll für die grüne Farbe unserer Pflanzen verantwortlich, es ist jedoch kein Produkt der Photosynthese. Licht wiederum ist kein Edukt der Photosynthese. Korrekt formuliert lautet der Satz: Mit Hilfe von Licht wird in der Photosynthese Wasser und Kohlenstoffdioxid zu Glucose, Sauerstoff und Wasser umgewandelt. *Unerforschte Aussagen: Ob einst große Ozeane den Mars bedeckten, versuchen Forscher noch herauszufinden. Die Furchen auf der Marsoberfläche könnten sowohl Flusstäler sein, als auch durch Lavaströme entstanden sein. Seit November 2018 untersucht der Roboter InSight das Magnetfeld des Mars. Weshalb dieses Magnetfeld genau um Mitternacht pulsiert, ist noch ungeklärt.

  • Erläutere die Geschichte der Marsforschung.

    Tipps

    Venus und Mars sind die Nachbarplaneten unserer Erde.

    Das erste Fernrohr wurde um 1600 in Holland erfunden.

    Mit seiner orange-roten Farbe machte der Mars in der Antike einen aggressiven und bedrohlichen Eindruck.

    Tycho Brahe und Johannes Kepler forschten auf dem Gebiet der Astronomie.

    Die drei Keplerschen Gesetze beschreiben die Planetenbewegungen.

    Lösung

    Wegen seiner orange bis blutroten Farbe bekam der Planet Mars den Namen des blutvergießenden Kriegsgottes. Die ersten Fernrohre wurden von den europäischen Astronomen erst ab 1613 genutzt. Sie erlaubten über die Größenänderung und Position der Planeten ihre Bewegung zu berechnen.

    Tycho Brahe war einer der berühmtesten Astronomen im 16. Jahrhundert. Zunächst war er begeistert vom aufstrebenden Johannes Kepler, den er deshalb als seinen Assistenten engagierte. Als Tycho Brahe jedoch befürchtete, er würde von Kepler überholt werden, beauftragte er ihn mit der komplizierten Beschreibung der Marsbewegung. Diese Beobachtungen ermöglichten es Johannes Kepler seine drei Kepler'schen Gesetze zu formulieren, mit denen er die Bewegung der Planeten um die Sonne beschreiben konnte.

    Im Jahre 1961 und somit im 20. Jahrhundert flog erstmals ein Mensch ins Weltall. Der Mars ist in seinem kürzesten Abstand von der Erde 54,5 Millionen Kilometern entfernt. Damit diese Reise nicht zu lange dauert, muss mit einer hohen Geschwindigkeit geflogen werden.

  • Nenne Bezeichnungen für Lebensformen, die nicht auf unserem Planeten Erde entstanden sind.

    Tipps

    Belebte Materialien werden als „organisch“ bezeichnet, unbelebte Materialien als „anorganisch“.

    Die dunkle Materie der Kosmologie gibt Forschern noch immer Rätsel auf. Sicher scheint jedoch zu sein, dass sie unsichtbar ist.

    Halogene wie zum Beispiel Fluor oder Chlor bilden die siebte Hauptgruppe der Elemente im Periodensystem.

    Lösung

    Lebensformen außerhalb unseres Planeten Erde nennt man außerirdisches Leben. Häufig wird auch die englische Kurzform „Alien“ verwendet. Man verwendet aber auch das Fachwort: extraterrestrisches Leben.

    Allen Begriffen ist gemein, dass man ein Leben meint, welches außerhalb der Erde entstanden ist.

  • Ermittle, wie viele astronomische Einheiten der Mars von der Erde entfernt ist.

    Tipps

    Die Umrechnung von Kilometern in Meter vereinfacht die Rechnung.

    Hilfreiche Umrechnung: $1\ \text{AE}=150 \cdot 10^{6}\ \text{km}=150\,000\,000\,000\ \text{m}$

    Um die Strecke in AE anzugeben, muss die Strecke zwischen Mars und Erde (in $\text{km}$ oder $\text{m}$) durch den Wert der Astronomischen Einheit (in $\text{km}$ oder $\text{m}$) geteilt werden.

    Lösung

    Eine Astronomische Einheit entspricht etwa 150 Millionen Kilometern. In Zahlen und Gleichungen ausgedrückt:

    $1\ \text{AE}=150\cdot 10^{6}\ \text{km}=150\cdot 10^{9}\ \text{m}=150000000000\ \text{m}$.

    Der Abstand zwischen Erde und Mars beträgt laut Angabe $54,5 \cdot 10^{9}\ \text{m}$. Dieser Abstand lässt sich in Astronomischen Einheiten ausdrücken, indem man diese Strecke (in $\text{km}$ oder $\text{m}$) durch eine Astronomische Einheit (in $\text{km}$ oder $\text{m}$) teilt:

    Abstand Mars-Erde

    $d_\text{Mars-Erde}=\dfrac{54,5 \cdot 10^{9}\ \text{m}}{150 \cdot 10^{9}\ \text{m}}=\dfrac{54500000000\ \text{m}}{150000000000\ \text{m}}\approx 0,36\ \text{AE}$.

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