Mars ist der vierte Planet von der Sonne aus und seit Jahrhunderten einer der faszinierendsten Himmelskörper des Sonnensystems. Kein anderer Planet hat die menschliche Vorstellungskraft so stark geprägt wie er. Seine rötliche Färbung machte ihn schon in der Antike auffällig, seine jahreszeitlichen Veränderungen wurden früh beobachtet, und lange Zeit galt er als der wahrscheinlichste Ort für außerirdisches Leben in unserer kosmischen Nachbarschaft. Heute wissen wir, dass Mars eine kalte, trockene und dünnatmosphärische Welt ist. Zugleich ist er aber auch ein Planet, der Spuren einer deutlich aktiveren Vergangenheit trägt.

Gerade diese Mischung macht Mars so spannend: Er ist einerseits lebensfeindlich, andererseits gibt es starke Hinweise darauf, dass auf ihm einst flüssiges Wasser in größerem Umfang existierte. Seine Oberfläche zeigt Vulkane von gewaltigen Ausmaßen, riesige Canyons, ausgetrocknete Flusstäler, Einschlagskrater, Dünenfelder und ausgedehnte Ebenen. Mars ist deshalb nicht nur ein klassisches Ziel der Planetenforschung, sondern auch der wichtigste Kandidat für zukünftige bemannte Missionen.

Grundlegende Eigenschaften des Mars

Mars ist kleiner als die Erde. Sein Durchmesser beträgt knapp 6.800 Kilometer, also etwa die Hälfte des Erddurchmessers. Auch seine Masse ist deutlich geringer. Wegen seiner geringeren Größe und Dichte fällt die Schwerkraft auf dem Mars wesentlich schwächer aus als auf der Erde. Wer dort an der Oberfläche stünde, würde nur rund 38 Prozent seines irdischen Gewichts spüren.

Ein Marsjahr dauert etwa 687 Erdtage. Damit benötigt der Planet fast doppelt so lange wie die Erde für einen Umlauf um die Sonne. Ein Marstag ist dagegen dem irdischen Tag erstaunlich ähnlich: Er dauert rund 24 Stunden und 37 Minuten. Diese Ähnlichkeit hat Mars in der Raumfahrtplanung besonders interessant gemacht, weil Tagesabläufe dort prinzipiell leichter an menschliche Rhythmen angepasst werden können als etwa auf Venus oder Merkur.

Mars rotiert zudem mit einer Achsenneigung von etwa 25 Grad. Dieser Wert ist dem der Erde recht ähnlich. Deshalb kennt auch Mars Jahreszeiten. Allerdings verlaufen sie wegen der längeren Umlaufzeit deutlich länger als auf der Erde, und sie sind zusätzlich durch die stärker elliptische Bahn des Planeten beeinflusst.

Warum Mars rot erscheint

Die markante rötliche Farbe des Mars ist sein auffälligstes Merkmal. Sie entsteht vor allem durch Eisenoxide, also rostähnliche Verbindungen, im Staub und Gestein seiner Oberfläche. Feiner Staub bedeckt große Bereiche des Planeten und wird durch Winde immer wieder aufgewirbelt. Dadurch prägt die rote bis orangebraune Färbung das Erscheinungsbild des Mars sowohl im Teleskop als auch auf Aufnahmen von Raumsonden.

Diese Farbe war schon für frühe Beobachter prägend. Sie trug wesentlich dazu bei, dass Mars in vielen Kulturen mit Krieg, Feuer oder Kampf in Verbindung gebracht wurde. Astronomisch ist seine Färbung jedoch vor allem ein Hinweis auf die chemische Zusammensetzung und die Verwitterungsgeschichte seiner Oberfläche.

Die Bahn des Mars und sein wechselnder Abstand zur Erde

Mars bewegt sich auf einer stärker elliptischen Bahn um die Sonne als die Erde. Das hat mehrere Folgen. Zum einen schwankt sein Abstand zur Sonne merklich. Zum anderen variiert auch der Abstand zur Erde bei günstigen und ungünstigen Stellungen deutlich. Bei besonders günstigen Oppositionen kann Mars der Erde relativ nahe kommen und am Himmel sehr groß und hell erscheinen. Bei anderen Oppositionen bleibt er deutlich weiter entfernt und wirkt entsprechend unscheinbarer.

Diese Bahnverhältnisse beeinflussen auch die Jahreszeiten auf dem Mars. Da der Planet der Sonne nicht immer gleich weit entfernt ist, verlaufen die Jahreszeiten auf der Nord- und Südhalbkugel nicht völlig symmetrisch. Eine Hemisphäre erlebt tendenziell etwas kürzere, dafür stärkere Sommer und längere, kältere Winter, während es auf der anderen anders ausfällt. Die Jahreszeiten des Mars sind also nicht nur durch die Achsenneigung bestimmt, sondern auch durch die Form seiner Umlaufbahn.

Die Atmosphäre des Mars

Mars besitzt eine Atmosphäre, doch sie ist sehr dünn. Der Luftdruck an der Oberfläche ist im Mittel nur ein Bruchteil des irdischen Luftdrucks. Die Marsatmosphäre besteht überwiegend aus Kohlendioxid. Dazu kommen vor allem Stickstoff und Argon sowie geringe Mengen weiterer Gase, darunter Sauerstoff und Wasserdampf.

Diese dünne Atmosphäre reicht nicht aus, um Wärme so gut zu speichern wie die Erdatmosphäre. Deshalb sind die Temperaturschwankungen auf dem Mars groß. An einem sonnigen Tag können in Äquatornähe relativ milde Werte erreicht werden, während die Temperaturen nachts oder in polaren Regionen stark absinken. Im Mittel ist Mars aber ein kalter Planet. Die durchschnittliche Oberflächentemperatur liegt deutlich unter dem Gefrierpunkt von Wasser.

Trotz ihrer geringen Dichte ist die Atmosphäre meteorologisch aktiv. Auf dem Mars gibt es Winde, Staubteufel, Wolken und saisonale Veränderungen. Besonders bekannt sind die Staubstürme, die regional auftreten oder sich sogar über fast den ganzen Planeten ausdehnen können. Solche globalen Staubereignisse können den Mars wochenlang in einen rötlichen Schleier hüllen.

Wetter und Klima auf dem Mars

Das Wetter auf dem Mars ist eng mit Staub, Jahreszeiten und den Polkappen verknüpft. Wenn sich im Frühling und Sommer gefrorenes Kohlendioxid an den Polen erwärmt und sublimiert, also direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergeht, verändert dies Druckverhältnisse und Strömungen in der Atmosphäre. Dadurch werden Winde angetrieben, die Staub über große Entfernungen transportieren können.

Wolken kommen auf dem Mars ebenfalls vor, wenn auch nicht in der Form dichter Wettersysteme wie auf der Erde. Es gibt dünne Eiswolken und lokale Nebelbildungen. In bestimmten Regionen und Jahreszeiten lassen sich wiederkehrende atmosphärische Muster beobachten. Das Klima des Mars ist insgesamt trocken und kalt, aber keineswegs statisch. Es handelt sich um ein aktives Klimasystem mit jahreszeitlichen Zyklen und dynamischen Staubprozessen.

Die Polkappen des Mars

Zu den markantesten Merkmalen des Planeten gehören seine Polkappen. Sie bestehen nicht nur aus Wassereis, sondern saisonal auch aus gefrorenem Kohlendioxid. Im Winter wachsen die Polkappen deutlich an, weil Kohlendioxid aus der Atmosphäre ausfriert und sich als Frost oder Eis ablagert. Im wärmeren Halbjahr zieht sich dieser Anteil wieder zurück.

Unter den saisonalen Schichten liegt dauerhaftes Wassereis. Die Polkappen sind deshalb nicht nur visuell auffällig, sondern auch wissenschaftlich besonders wichtig. Sie speichern Informationen über die Klimageschichte des Mars. Schichtstrukturen in den polaren Ablagerungen geben Hinweise darauf, wie sich Klima und Achsenneigung des Planeten über lange Zeiträume verändert haben.

Die Oberfläche des Mars

Die Oberfläche des Mars zeigt eine enorme landschaftliche Vielfalt. Es gibt weite Ebenen, stark verkraterte Hochländer, riesige Vulkanregionen, tiefe Grabensysteme und Gebiete, die offenbar einst von Wasser geformt wurden. Insgesamt lässt sich Mars grob in zwei große geologische Großräume teilen: die südlichen Hochländer und die nördlichen Tiefländer. Die südlichen Gebiete sind älter und stärker von Einschlagskratern geprägt. Die nördlichen Ebenen sind im Durchschnitt tiefer gelegen und vielerorts glatter.

Viele Landschaftsformen lassen erkennen, dass auf dem Mars in früheren Epochen andere Bedingungen geherrscht haben müssen. Trockentäler, verzweigte Abflussnetze, Sedimentablagerungen und deltaähnliche Strukturen sprechen dafür, dass flüssiges Wasser einst zumindest zeitweise an der Oberfläche vorhanden war. Genau das gehört zu den wichtigsten Erkenntnissen der modernen Marsforschung.

Riesenvulkane auf dem Mars

Mars beherbergt die größten bekannten Vulkane des Sonnensystems. Der berühmteste unter ihnen ist Olympus Mons. Dieser Schildvulkan ist rund 22 Kilometer hoch und damit weit höher als jeder Berg der Erde. Sein gewaltiger Sockel erstreckt sich über Hunderte Kilometer. Olympus Mons steht in der Region Tharsis, einer gewaltigen vulkanischen Aufwölbung der Marskruste.

Neben Olympus Mons gibt es weitere große Vulkane, darunter Ascraeus Mons, Pavonis Mons und Arsia Mons. Die enorme Größe dieser Vulkane hängt unter anderem damit zusammen, dass Mars keine aktive Plattentektonik wie die Erde besitzt. Auf der Erde wandern Krustenplatten über Hotspots hinweg, sodass sich vulkanische Aktivität verteilt. Auf dem Mars konnte sich vulkanische Aktivität über lange Zeiträume an ähnlichen Stellen konzentrieren, was das Wachstum riesiger Vulkanbauten begünstigte.

Ob Mars heute noch vulkanisch aktiv ist, ist nicht abschließend geklärt. Es gibt Hinweise darauf, dass einzelne Regionen geologisch länger aktiv geblieben sein könnten, als man früher annahm. Eindeutige aktuelle Ausbrüche sind bislang jedoch nicht direkt beobachtet worden.

Valles Marineris und andere gewaltige Bruchstrukturen

Wenn vom spektakulärsten Canyon-System des Sonnensystems die Rede ist, fällt fast immer der Name Valles Marineris. Dieses gewaltige Grabensystem erstreckt sich über etwa 4.000 Kilometer entlang der Marsoberfläche und erreicht stellenweise Tiefen von mehreren Kilometern. Es ist damit um ein Vielfaches größer als der Grand Canyon auf der Erde.

Valles Marineris entstand wahrscheinlich nicht in erster Linie durch einen Fluss, sondern durch tektonische Prozesse, also Spannungen und Brüche in der Kruste. Später dürften Erosion, Hangrutschungen und möglicherweise lokal auch Wasser oder Eis die Landschaft zusätzlich verändert haben. Das System zeigt eindrucksvoll, wie geologisch komplex Mars einst war und wie stark innere Kräfte seine Oberfläche geprägt haben.

Einschlagskrater und alte Hochländer

Wie viele feste Himmelskörper im Sonnensystem trägt Mars die Spuren zahlloser Einschläge. Besonders die südlichen Hochländer sind dicht mit Kratern übersät und gehören zu den ältesten Landschaften des Planeten. Diese Gebiete stammen aus einer sehr frühen Phase der Planetengeschichte, als im inneren Sonnensystem noch deutlich mehr Asteroiden und kleinere Himmelskörper unterwegs waren.

Viele Krater auf dem Mars sind gut erhalten, weil es im Vergleich zur Erde kaum flüssiges Wasser, keine Ozeane und keine aktive Plattentektonik gibt, die alte Strukturen rasch wieder zerstören würden. Gleichzeitig wurden manche Krater später durch Sedimente, Lava oder Erosion verändert. Krater sind deshalb wichtige Archive der Marsgeschichte.

Wasser auf dem Mars: Vergangenheit und Gegenwart

Die Frage nach Wasser ist zentral für das Verständnis des Mars. Heute existiert flüssiges Wasser an der Oberfläche unter normalen Bedingungen kaum stabil, weil der Luftdruck zu niedrig und die Temperaturen meist zu gering sind. Wasser kommt heute vor allem als Eis vor, insbesondere in den Polkappen und im Untergrund.

Die Oberfläche zeigt jedoch zahlreiche Hinweise darauf, dass Wasser früher eine viel größere Rolle spielte. Es gibt verzweigte Talsysteme, die an Flussläufe erinnern, Fächerstrukturen, Ablagerungen ehemaliger Seen und Minerale, die sich bevorzugt in Gegenwart von Wasser bilden. All das deutet darauf hin, dass der junge Mars feuchter und vermutlich auch klimatisch anders war als heute.

Ob es damals dauerhaft warme und nasse Bedingungen gab oder eher wiederkehrende Episoden von Schmelzwasser und lokalem Abfluss, ist noch Gegenstand intensiver Forschung. Klar ist aber: Mars war in seiner Frühzeit kein durchgehend so trockener Planet wie heute.

Gibt oder gab es Leben auf dem Mars?

Mars ist seit langem mit der Frage nach außerirdischem Leben verbunden. Früher nährten optische Fehlinterpretationen und spekulative Vorstellungen die Idee einer bewohnten Marswelt. Heute ist klar, dass es auf der Oberfläche des heutigen Mars keine Bedingungen gibt, die höheres Leben ermöglichen würden. Die starke Strahlung, die dünne Atmosphäre, die Trockenheit und die Kälte machen die Oberfläche äußerst unwirtlich.

Dennoch bleibt die astrobiologische Frage offen, ob es in der Vergangenheit mikrobielles Leben gegeben haben könnte. Wenn Mars einst längerfristig flüssiges Wasser, eine dichtere Atmosphäre und chemisch geeignete Bedingungen besaß, dann wäre einfaches Leben zumindest denkbar gewesen. Deshalb suchen Missionen nach organischen Verbindungen, nach bestimmten Mineralen und nach geologischen Umgebungen, die ehemals lebensfreundlich gewesen sein könnten.

Auch die Möglichkeit, dass sich heute noch tief im Untergrund Nischen mit geeigneteren Bedingungen befinden könnten, wird wissenschaftlich diskutiert. Einen Nachweis für Leben gibt es bislang jedoch nicht.

Die Monde des Mars: Phobos und Deimos

Mars besitzt zwei kleine Monde: Phobos und Deimos. Beide sind unregelmäßig geformt und deutlich kleiner als der Erdmond. Phobos ist der größere der beiden und umkreist Mars in sehr geringer Höhe. Er bewegt sich so nahe am Planeten, dass er sich langfristig seinem Ende nähert: In ferner Zukunft wird er entweder zerbrechen oder auf dem Mars stürzen.

Über die Herkunft von Phobos und Deimos wird weiter geforscht. Lange galten sie als eingefangene Asteroiden. Neuere Modelle ziehen auch andere Entstehungsszenarien in Betracht, etwa eine Bildung aus Trümmermaterial nach einem großen Einschlag. Unabhängig davon sind beide Monde wissenschaftlich interessant, auch weil sie für künftige Raumfahrtmissionen eine Rolle spielen könnten.

Jahreszeiten und Tagesrhythmus auf dem Mars

Durch die ähnliche Achsenneigung zur Erde kennt Mars Frühling, Sommer, Herbst und Winter. Wegen des längeren Marsjahres dauern diese Jahreszeiten allerdings deutlich länger. Hinzu kommt, dass die Bahnellipse ihre Intensität beeinflusst. Dadurch unterscheiden sich die saisonalen Bedingungen zwischen Nord- und Südhalbkugel zum Teil stärker als auf der Erde.

Der Marstag, oft auch Sol genannt, ist für menschliche Planungen besonders praktisch, weil er dem Erdentag so nahekommt. Viele Marsmissionen, vor allem Rover, orientieren sich im Betrieb an diesem Rhythmus. Für die Forschung ist das ein Vorteil, da tägliche Temperaturwechsel, Lichtverhältnisse und Wetterabläufe vergleichsweise gut nachvollziehbar beobachtet werden können.

Das Innere des Mars und sein Magnetfeld

Mars besitzt wie die Erde eine Kruste, einen Mantel und einen Kern. Allerdings kühlte der Planet wegen seiner geringeren Größe schneller aus als die Erde. Heute hat Mars kein starkes globales Magnetfeld mehr wie unser Planet. Das ist ein wichtiger Unterschied, denn ein globales Magnetfeld kann eine Atmosphäre besser vor dem Sonnenwind schützen.

Stattdessen gibt es auf dem Mars nur lokale magnetische Restfelder in Teilen der Kruste. Diese gelten als Relikte eines früheren Magnetfelds, das in einer frühen Phase der Planetengeschichte existiert haben dürfte. Der Verlust dieses globalen Schutzschilds könnte dazu beigetragen haben, dass Mars im Laufe der Zeit einen großen Teil seiner dichteren Atmosphäre verlor. Damit veränderten sich auch die Bedingungen für flüssiges Wasser an der Oberfläche grundlegend.

Erforschung des Mars

Mars gehört zu den am intensivsten erforschten Planeten überhaupt. Schon frühe Teleskopbeobachtungen lösten Spekulationen aus, später begannen Raumsonden, ein realistischeres Bild zu liefern. Vorbeiflugmissionen, Orbiter, Lander und Rover haben das Wissen über Mars Schritt für Schritt erweitert.

Besonders wichtig waren die Viking-Missionen in den 1970er Jahren, die erstmals erfolgreich auf dem Mars landeten und Experimente zur Suche nach möglichen Lebensspuren durchführten. Später kartierten Orbiter die Oberfläche mit immer höherer Genauigkeit. Rover wie Spirit, Opportunity, Curiosity und Perseverance untersuchten Gesteine direkt vor Ort und zeigten, dass Mars in der Vergangenheit Umgebungen besaß, in denen Wasser längere Zeit vorhanden war.

Heute ist Mars auch deshalb so bedeutend, weil er als realistisches Ziel zukünftiger bemannter Raumfahrt gilt. Keine andere Planetenwelt außerhalb der Erde wird in dieser Hinsicht so intensiv diskutiert. Seine Ressourcen, die Tageslänge und die Möglichkeit, wichtige Rohstoffe teilweise vor Ort zu gewinnen, machen ihn zu einem bevorzugten Kandidaten für spätere Langzeitmissionen.

Mars in der Kultur und in der Vorstellung des Menschen

Kaum ein Planet hat Kunst, Literatur und Wissenschaft gleichermaßen so stark beeinflusst wie Mars. Er war Projektionsfläche für Fantasien über fremde Zivilisationen, für Ängste vor Invasionen und für Hoffnungen auf kosmische Nachbarn. Diese kulturelle Geschichte gehört untrennbar zu seiner wissenschaftlichen Erforschung.

Der Wandel vom spekulativen Bild des bewohnten Mars hin zum heutigen Verständnis eines kalten, trockenen, aber früher womöglich lebensfreundlicheren Planeten ist ein gutes Beispiel dafür, wie Wissenschaft Vorstellungen präzisiert. Mars hat durch diese Entwicklung nichts von seiner Faszination verloren. Im Gegenteil: Gerade die reale geologische und klimatische Geschichte des Planeten ist heute spannender als viele alte Mythen.

Fazit

Mars ist weit mehr als nur der rote Nachbarplanet der Erde. Er ist eine komplexe Welt mit riesigen Vulkanen, tiefen Canyons, eisbedeckten Polkappen, einer dünnen, aber aktiven Atmosphäre und vielen Spuren einer bewegten Vergangenheit. Seine Landschaften erzählen von Einschlägen, Vulkanismus, tektonischen Kräften, Staubstürmen und vor allem von Wasser, das einst wesentlich prägender gewesen sein dürfte als heute.

Gerade weil Mars der Erde in einigen Punkten ähnelt und in anderen so deutlich von ihr abweicht, ist er wissenschaftlich von enormer Bedeutung. Er hilft dabei zu verstehen, wie sich Gesteinsplaneten entwickeln, wie Atmosphären verloren gehen können und unter welchen Bedingungen Wasser und vielleicht sogar Leben entstehen oder verschwinden. Deshalb bleibt Mars eines der wichtigsten und faszinierendsten Ziele der modernen Raumfahrt.