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02-02-2006 Weltraum
Neues über den Mars
( von Juri Saizew, Experte des Instituts für Weltraumforschungen der Russischen Akademie der Wissenschaften. ) Die Erforschung anderer Planeten hilft bei der Entschlüsselung der geologischen Chronik der Erde. Analogien mit anderen Planeten ermöglichen einen Blick nicht nur in die Vergangenheit, sondern auch in die Zukunft der Erde.

Mars Express, die Raumsonde der Europäischen Weltraumbehörde, befindet sich schon seit zwei Jahren auf einer marsnahen Umlaufbahn. Die Umsetzung dieses Projekts, des Nachfolgers des russischen Mars-96-Programms, ist der größte Erfolg der europäischen und der russischen Planetenwissenschaft in den letzten Jahren.

An Bord der Raumsonde sind sieben wissenschaftliche Geräte installiert, die Forschungen gleich dem Mars-96-Programm vornehmen. Für Stereoaufnahmen der Oberfläche des Planeten werden sogar Reserve-Spektrometer OMEGA (Observatoire pour la Mineralogie, l'Eau, les Glaces ot L'Activite) genutzt, die auf der russischen Station aufgestellt waren.

Die Leiter aller Experimente auf dem Mars Express sind Wissenschaftler aus EU-Ländern. Bei sechs Experimenten sind russische Wissenschaftler offizielle Teilnehmer und haben die gleichen Rechte auf Forschungsergebnisse wie die europäischen Kollegen. Die Messungen mit Hilfe von Geräten, die russische Wissenschaftler gemeinsam mit westeuropäischen Kollegen entwickelt hatten, ermöglichten es, eine Reihe von wichtigen wissenschaftlichen Ergebnissen zu bekommen. Viele davon werden für wissenschaftliche Publikationen vorbereitet. Beispielweise die Darstellung der Struktur der Atmosphäre mit einer hohen Genauigkeit von der Oberfläche bis zur Höhe von 100 bis 150 Kilometern und ihrem Temperaturprofil von 50 bis 55 Kilometern. Erstmals wurden gleichzeitig der Gehalt von Wasserdampf und Ozon gemessen und Karten ihrer Verteilung in der Atmosphäre erstellt. Festgestellt wurde das Nachtleuchten von Stickstoffmonoxid, das es auf der Venus gibt, das aber zuvor auf dem Mars nicht zu beobachten war. Es wurden winzige Aerosolteilchen entdeckt, die die Atmosphäre des Planeten bis zur Höhe von 70 bis 100 Kilometer füllen.

Erstmals wurde am Ende des Marssommers an der südlichen Polarkappe Eis entdeckt. Karten mit einem Auflösungsvermögen von einem bis drei Kilometer, die nach Angaben des OMEGA-Geräts erstellt wurden, zeigen, dass sich die Abschnitte des gefrorenen Wassers an Rändern von umfassenderen Gebieten aus gefrorener Kohlensäure befinden. Diese Schicht ist nicht mehr als einige Meter dick. Darunter liegt eine Schicht Wassereis, die ihrer Stärke nach wahrscheinlich der nördlichen Polarkappe äquivalent ist, die vollständig aus gefrorenem Wasser mit einem geringen Staubanteil (weniger als ein Prozent) besteht.

Mit Hilfe des OMEGA-Gerätes wurde auch die mineralogische Kartierung eines wesentlichen Teils des Planeten vorgenommen. Trotz der großen Unterschiedlichkeit in der mineralischen Zusammensetzung wurden keine Karbonate, die Salze der Kohlensäure, entdeckt. Sie sind auf der Erde umfassend verbreitet. Eben in ihren Lagerstätten und nicht im organischen Stoff (Steinkohle und Erdöl) ist die Hauptmenge des Kohlenstoffs auf unserem Planeten konzentriert. Somit bestätigen die Mars-Express-Angaben das Fehlen von CO2-Vorräten auf dem Mars, jedenfalls in einer Menge, wie sie für wesentliche Änderungen der Masse seiner Atmosphäre und entsprechend der Umgestaltung des Klimas des Planeten ausreichen würde.

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Zu einem der bedeutsamen Forschungsergebnisse wurde die Feststellung von Methan in der Mars-Atmosphäre (nach früheren, langen und erfolglosen Recherchen). Es wurde auch sein Gehalt bestimmt: 10 plus minus 5 Teile pro Milliarde. Natürlich ist das zu wenig. Da aber Methan in der Atmosphäre ununterbrochen fotochemisch zersetzt wird, so muss es eine Quelle mit einer Leistung von etwa 300 Tonnen Methan im Jahr für die Aufrechterhaltung einer solchen Menge in der Atmosphäre geben. Eine solche Quelle könnte die tektonische Tätigkeit sein. Heute gilt der Mars als tektonisch inaktiv. Aber dass Methan in die Atmosphäre gelangt, kann mit der "Punkttektonik" zusammenhängen: mit dem Restvulkanismus oder der geothermalen Aktivität. Allerdings stellte das speziell für die Suche nach solchen "heißen Punkten" entwickelte Infrarotradiometer, das an der amerikanischen Raumsonde Mars Odyssey installiert ist, vorläufig keinen solcher Punkte fest. Kometen und Meteoriten, die auf den Mars fallen, können lediglich zwei bis vier Prozent der notwendigen Methanreproduktion erklären. Deshalb darf man die exotischsten Vermutungen nicht ausschließen. Darunter auch das Vorhandensein der Vorkommen von Gashydraten an der unteren Grenze der Kryosphäre, also in einer Tiefe von zwei Kilometern, und sogar die Existenz von Methanogenbakterien dort gleich jenen, die in tiefen unterirdischen Ökosystemen entdeckt wurden.

Sind all diese sehr interessanten Fakten lediglich ein Stoff für die menschliche Neugier oder haben sie doch einen praktischen Sinn?

Das Bindeglied zwischen der Planetenwissenschaft und der Wissenschaft über die Erde ist das Gebiet der Forschungen zwischen einzelnen Disziplinen, das als vergleichende Planetologie bezeichnet wird. Ihr Wesen besteht darin, dass man unterschiedliche Prozesse in der Atmosphäre der Venus und des Mars sowie in einer Reihe von anderen Planeten auf der Grundlage eines Vergleichs mit Prozessen auf der Erde interpretieren kann. Im Allgemeinen ist die Klimageschichte unseres Planeten in der geologischen Chronik der Sedimentgesteine fixiert. Das ermöglicht es, über die Lebensbedingungen auf der Erde und deren Änderungen bis zur Entstehung des Lebens auf dem Planeten zu urteilen. Aber oftmals fällt es schwer, sogar eine so wertvolle Information eindeutig zu interpretieren. Die Angaben der Erforschung anderer Planeten helfen bei der Entschlüsselung der geologischen Chronik der Erde.

Analogien mit anderen Planeten ermöglichen es, einen Blick nicht nur in die Vergangenheit, sondern auch in die Zukunft der Erde zu werfen und zu verstehen, inwieweit das Klimasystem unseres Planeten stabil ist. Stellt die Erhöhung des Gehalts der anthropogenen Kohlensäure in der Atmosphäre tatsächlich eine Gefahr vom Standpunkt der Änderung der Lebensbedingungen dar? Können die unwesentlichen Temperaturänderungen, die durch die Erhöhung des CO2-Gehalts ausgelöst werden, zur unumkehrbaren Zunahme des Wasserdampfes in der Atmosphäre und zu einer Treibhauskatastrophe führen? Hier kommen auch Forschungen zu Hilfe, die auf anderen Planeten mit der Weltraumtechnik vorgenommen werden. Ihre Atmosphäre und Klimasysteme sind vortreffliche Naturstände für die Überprüfung verschiedener Theorien und Modelle der Zukunft der Erde, die oftmals auf der Grundlage der nicht immer eindeutigen Schlüsse und mit zahlreichen Vermutungen ausgearbeitet wurden. Wegen des fehlenden Biosphärenfaktors auf anderen Planeten sind ihre Klimasysteme viel einfacher. Entsprechend lassen sie sich leichter beschreiben und modellieren und können als ein gewisses natürliches Maß dienen. (RIA)