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[offen] Das Sonnensystem - Teil 2: Vom Mars bis zum Saturn

karlstiefel 10.09.2012 3526 0
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Bisher haben wir es von der Sonne bis zu unserer Heimat, der Erde geschafft. Im zweiten Teil unserer Reise durch das Sonnensystem fangen wir bei unserem Nachbarn dem Mars an und besuchen die zwei größten Planeten in unserer Umgebung. Davor machen wir einen Umweg zu einem Himmelskörper, den es nie gab ...

Mars

Kommen wir zu dem Planeten, der aktuell wohl - neben der Erde - für uns am interessantesten ist: der Mars. Eineinhalb Mal soweit von der Sonne entfernt wie unsere Heimat, fällt der rote Planet genau nicht mehr in die habitable Zone. Und obwohl die Durchschnittstemperatur von -55 °C und eine Atmosphäre aus Kohlenstoffdioxid ihn nicht besonders lebensfreundlich machen, wurden doch öfters Temperaturen von bis zu 27 °C gemessen. Flüssiges Wasser ist also möglich. Dieses wurde auch bereits gefunden - jedoch nur in sehr geringen Mengen, die wahrscheinlich von Meteorriten stammen. Das 1976 von der Viking 1 aufgenommene “Marsgesicht” war also doch nicht das Werk von intelligenten Lebewesen. Bei näherer Betrachtung durch die Mars Global Surveyor stellte sich 2001 heraus, dass der Hügel außerdem nicht so detailliert ist, wie die ersten Bilder vermuten ließen. Durch seine Nähe war der Mars seit jeher ein ideales Beobachtungsobjekt - schon 1888 war er grob kartografiert und seine beiden Monde waren bekannt. Benannt wurden diese nach den Söhnen des römischen Kriegsgottes Mars: Phobos und Deimos, zu Deutsch “Furcht und Schrecken”. Besonders groß sind die Beiden, genau wie ihr Planet, jedoch nicht - mit 27 km (Phobos) und 15 km (Deimos) erinnern sie eher an größere Meteorriten.

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Der Mars und der Olympus Mons.


Obwohl ein Mars-Jahr mit 687 Tagen mehr als doppelt so lange ist wie bei uns, dauert ein Mars-Tag 24 Stunden und 30 Minuten - perfekt für Astronauten, die noch ein Mittagsschläfchen einwerfen wollen. Darum, dass man dick wird, braucht man sich auch keine Sorgen machen - ist die Schwerkraft doch um fast zwei Drittel schwächer als bei uns. Wie bei uns gibt es auch auf dem Mars Jahreszeiten. Aufgrund des doppelt so langen Jahres würden diese auch zwei Mal so lange dauern - dem ist aber nicht so. Im Gegensatz zu der Erde hat der Mars eine elliptische Umlaufbahn, was für eine Unregelmäßigkeit bei den erwähnten Jahreszeiten sorgt. Man kann sich also über 200 Tage Sommer pro Jahr freuen.

Die rote Farbe verdankt der Mars dem Eisenoxid auf der Oberfläche. Richtig gelesen - der Mars rostet. Der Staub ist quasi überall - seinen Ursprung vermuten Wissenschaftler in den einstigen vulkanischen Aktivitäten, die den Planeten einst prägten. Eisenreiche Basalte machen einen Großteil des Gesteins auf der Oberfläche aus. Diese sind durch Stürme verwittert und zu Staub geworden, welcher nun das Erscheinungsbild des Planeten prägt. Die erwähnten Vulkane sind noch heute gut sichtbar. Darunter der Olympus Mons, mit 27 Kilometern die höchste Erhebung in unserem Sonnensystem. In Kombination mit dem Durchmesser von 600 km macht ihn das zu dem größten Berg aller Planeten. So groß, dass er im Orbit des Planeten mit bloßem Auge erkennbar wäre.

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Deimos und Phobos, die Marsmonde.


Da der Mars selbst mit simplen Mitteln gut sichtbar war, wussten bereits antike Völker von seiner rötlichen Färbung. Kein Wunder also, dass man ihm oft kriegerische Attribute zuschrieb. Bevor er vom Saturn abgelöst wurde, war der Mars bei den Pharaonen als Horus bekannt. Danach wurde der altarabische Name “Al Qahira” übernommen - von diesem leitet sich der Stadtname “Kairo” ab. In Indien nannte man den roten Planeten „Angaraka“, was so viel wie “glühende Kohle” bedeutet. Ähnlich sahen das die Chinesen - für sie war er Huoxing, Gott des Feuers. Während die Babylonier in ihm Nergal, den Totengott sahen, war der Mars für die Griechen der Kriegsgott Ares. Ähnlich sahen das die skandinavischen und südamerikanischen Völker, welche ihn mit den Kriegsgöttern Tyr und Huitzilopochtli assoziieren. Selbst H.G. Wells schrieb noch 1898 unserem Nachbarplaneten im Buch “Krieg der Welten” böswillige Eigenschaften zu.

Asteroidengürtel


Asteroidengürtel

Ihr dachtet wohl, dass es nach dem Mars mit dem Jupiter weiter geht. Doch zwischen den “inneren” und den “äußeren” Planeten unseres Sonnensystems befindet sich eine markante Trennlinie. Diese besteht aus über 400.000 bisher gesichteten Astroiden und wird in drei Zonen aufgeteilt. Zusammengerechnet kommen sämtliche dieser Gesteinsbrocken etwa ein Fünftel des Gewichts von unserem Mond. Wir haben es hier mit einem Überbleibsel der Entstehung unseres Systems zu tun. Während der Jupiter als Gasriese eine enorme Anziehungskraft ausübte und der Mars als weitaus schwächerer Gegenpol fungierte, blieben diese Asteroiden im Nullpunkt der Kräfte hängen. Bei der Entdeckung des Gürtels 1766 durch Johann Daniel Titus wurde noch angenommen, dass es sich um die Überreste eines zerstörten Planeten handelt. Dieser wurde posthum Phaeton genannt. Erst durch eine spätere Berechnung der Gesamtmasse konnte die einstige Existenz dieses Planeten als unmöglich erwiesen werden.

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Die drei Hauptgruppen des Asteroidengürtels.


Mit 975 Kilometern Äquatorialdurchmesser ist Ceres das größte Objekt in dem Asteroidengürtel. Dieser “Zwergplanet” macht 30% der Masse des Gürtels aus. Besonders macht ihn nicht nur die regelmäßige und planetenartige Form, sondern auch die Zusammensetzung - mit dem mittleren Hauptgürtel, der “Eunomia- und Gefion-Familie”, hat Ceres nämlich nur wenig gemeinsam, wenn es um die Bestandteile geht.
Innerhalb, in Richtung Mars, liegt hinter einer Lücke die Vesta-Familie, benannt nach dem gleichnamigen Asteroiden. Dieser wird von Ceres um die 3,5-fache Größe übertroffen. In dem Bereich der Umlaufbahn (2,36 AE) befinden sich weniger als 15% aller Objekte des Gürtels - damit ist es die Region mit der niedrigsten Dichte. Gut 20% der Asteroiden befinden sich im äußeren Bereich, der ebenfalls durch einen fast freien Bereich abgegrenzt wird.

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Ceres und Vesta, die größten Objekte des Gürtels.


Neben den Himmelskörper der Hauptgürtel gibt es auch Gebiete, in denen weitere Asteroiden die Sonne umkreisen. Objekte des Typs “Amor” haben eine Umlaufbahn zwischen Erde und Mars, während “Apollo”-Typen eine erdnahe Bahn haben - hier besteht ein Kollisionsrisiko. Weniger gefährlich sind “Aten”-Asteroiden, die innerhalb unserer Umlaufbahn ihre Kreise ziehen. Aber auch hier gibt es immer wieder Ausreißer, die nachträglich als ein anderer Typ eingestuft werden müssen. Auf der anderen Seite des Gürtels existieren die “Zentauren” zwischen Jupiter und Neptun.

Jupiter


Jupiter

Mit dem Jupiter sind wir bereits beim fünften Planeten und damit in der zweiten Hälfte der Aufzählung angelangt. Entfernt haben wir uns aber erst 5,2 AE von der Sonne - ein Sechstel des Weges bis zum letzten Planeten. Ab hier werden die Abstände zu den jeweils nächsten Planeten stets größer. Selbstverständlich - haben wir es beim Jupiter mit dem größten und schwersten Planeten unseres Systems zu tun. Selbst alle sieben anderen Planeten zusammen würden kombiniert nicht annähernd die Hälfte der Saturn-Masse ausmachen. Der Gasriese wäre beinahe eine Sonne geworden, verlor das Rennen um Materie jedoch. Um eine Sonne zu werden, müsste er noch 70-mal so schwer sein. Das macht ihm nichts aus, denn er hat selbst genug Objekte, die lieber ihn als die Sonne umkreisen. Um die fehlende Fusion zu kompensieren, hat er sich nicht weniger als 66 Monde angeeignet - einige davon mindestens so interessant wie der Planet selbst.

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Der Jupiter und sein Riesensturm.


Anders, als bei den bisherigen Planeten, gibt es beim Jupiter nicht wirklich eine Atmosphäre. Oberhalb des festen Kerns ist eine Gas-Schicht, die zu einem Dreiviertel aus Wasserstoff und zu einem Viertel aus Helium besteht. Diese Zusammensetzung gleicht dem Urzustand unseres Sonnensystems, als es noch eine Gas-Scheibe war. In den oberen Schichten befinden sich diese Elemente in einem gasförmigen Zustand. Je tiefer man in dieses Gemisch eindringt, umso höher wird der durch die enorme Schwerkraft ohnehin schon hohe Druck. Fließend geht der gasförmige in einen flüssigen Zustand über. Bei einem Druck, der 300 Millionen Mal höher ist als jener der Erdatmosphäre, werden die Elemente elektrisch leitend. Tief im Inneren, beim Kern des Planeten, ist es hingegen nicht kalt, sondern wegen der gravitationsbedingten Kompression extrem heiß. Dadurch strahlt der Jupiter mehr Wärme ab, als er von der Sonne bekommt.

Jenseits des geladenen Meeres aus flüssigem Wasserstoff zeigt das Gas wetterartige Phänomene. Diese sind jedoch jenseits von dem, was wir als Wetter bezeichnen würden. Zunächst hat der Jupiter stabile -108°C, unabhängig von der gemessenen Zone. Auf der südlichen Halbkugel befindet sich ein gigantischer Wirbelsturm, der bereits bei der erstmaligen Beobachtung des Planeten vor über 300 Jahren tobte. Die Ausmaße sind ebenfalls beeindruckend - die komplette Erde würde mehr als drei Mal in das Auge des Sturms passen. Zwar braucht der Jupiter mehr als 11 Jahre um die Sonne zu umkreisen, die Jahreszeiten dort haben aber einen 70-Jahre-Rhythmus, in dem sich Stürme bilden und wieder abflauen. Aufgrund der Zusammensetzung ist die Druckgeschwindigkeit des Planeten entsprechend schnell - in weniger als 10 Stunden endet ein Jupiter-Tag.

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Die Jupitermonde Io, Europa, Ganymed und Kallisto.


In den extrem kurzen Nächten kann man einen der 66 Monde und das schwach ausgeprägte Ringsystem betrachtet. Vier davon - die gallileischen Monde - wurden bereits 1610 von dem namensgebenden Gallileo Gallilei entdeckt. Er konnte Io, Europa, Ganymed und Kallisto bereits mit dem Fernrohr erkennen. Sie zählen zu den größten Monden des Jupiter und haben etwa die gleichen Dimensionen wie unser eigener Trabant. Ganymed und Europa haben sogar eigene Magnetfelder, fast so wie richtige Planeten. Letzterer ist zwar mit -170 Grad Oberflächentemperatur etwas kühl - die vorhandenen Wassermassen frieren daher zu einer über 10 Kilometer dicken Eisschicht zu. Wie viel Wasser sich in den außerirdischen Ozeanen befindet, ist bisher noch ungeklärt. Wissenschaftler schätzen die Tiefe des durch Vulkanismus verflüssigten Wassers zwischen 3 und 100 Kilometer ein. Bestenfalls hat Europa somit mehr flüssiges Wasser als die Erde selbst. In Kombination mit dem Magnetfeld, der Sauerstoff-Atmosphäre und Wärmequellen (den Vulkanen unter der Eisschicht) ist der Jupitermond somit ein Kandidat für extraterrestrisches Leben.

Seinen Namen verdankt der Jupiter einer Sprache, die vor 5.500 Jahren gesprochen wurde - aufgrund seiner Helligkeit war der Planet damals bereits bekannt. Die proto-indoeuropäische Phrase “dyeu ph’ter” bedeutete “himmlischer Vater” und beschrieb den außergewöhnlich hellen Himmelskörper. Selbst die alten Ägypter kannten den Jupiter bereits als “Hor-wapesch-taui” und verehrten ihn als Gott des Nachtlichtes. Bei den Babyloniern hatte “Marduk”, oder zu Deutsch “Sohn der Sonne” über 50 weitere Namen. Bei den Römern war er der oberste der regierenden Götter, die Griechen kannten ihn als Zeus.

Saturn


Saturn

Dreizehn Varianten zeichnete Galileo Galilei auf, darunter Planeten mit zwei großen Monden oder alternativ jeweils ein sichelförmiges Gebilde an jeder Seite. Die wohl exorbitanteste Variante ist die Nummer 12 - ein elliptisches Gebilde mit zwei Löchern. So absurd wie es sich anhört war diese Vermutung jedoch nicht - schließlich kommt sie nahe an das verschwommene Bild heran, welches Galilei gesehen haben muss. Die 10 auf seiner Liste kommt der Realität bereits nahe: Ein Planet mit Ringen. Damit hat er bereits das markanteste Merkmal des zweiten Gasriesen in unserem Sonnensystem erkannt, konnte es aber noch nicht korrekt zuordnen. Erst 45 Jahre später wurde das Ringsystem von Christiaan Huygens als solches Erkannt. Man spricht hier von einem regelrechten System, da es mehr als 100.000 einzelne Ringe gibt, die 7.000 km vom Saturn entfernt beginnen und sich 816.000 km weit ins All erstrecken. Zur leichteren Einordnung wurden sieben Hauptgruppen von A bis G benannt, jedoch nicht in alphabetischer Reihenfolge. Zwischen den “Radialen”, Leerräumen zwischen den Ringen, finden sich Millionen von Fels- und Eisbrocken, die einen fixen Orbit um den Saturn haben. Im Vergleich zu der horizontalen Ausbreitung sind die Ringe verhältnissmäßig dünn - sie sind nur wenige 100 Meter stark. Entstanden sind sie mit dem Planeten selbst bei der Formung unseres Systems. Messungen der Raumsonde Cassini zeigen, dass Teile der Ringe 4,5 Milliarden Jahre alt sind - so alt wie unser Sonnensystem.

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Saturn-Skizzen des Astronomen Huygen und ein Foto der Voyager 2.


Vor, in und außerhalb von den Ringen finden sich 62 bekannte Monde wieder. Die fünf Größten davon sind Titan, Rhea, Dione, Tethys und Iapetus. Ersterer ist größer als unser eigener Mond und mit Abstand der Massivste der Saturnmonde - er macht 95% deren Gesamtmasse aus. Titan ist sogar so groß, dass er eine eigene Stickstoffatmosphäre hat. Diese reicht zehn Mal so weit in den Weltraum wie unsere eigene und wiegt - obwohl Titan wesentlich kleiner als die Erde ist - etwa 20% mehr als unsere gesamte Atmosphäre. Obwohl der Mond kein eigenes Magnetfeld hat und kosmischer Strahlung somit schutzlos ausgesetzt ist vermuten Exobiologen, dass zumindest simple chemische Prozesse auf der Oberfläche und in den Wolkenschichten möglich sind. Obwohl Vulkanismus die oberen Gesteinsschichten stellenweise aufwärmt, herrscht doch eine Durchschnittstemperatur von -179°C. Lebensfreundlich ist das nicht gerade.

Mit -139°C ist der Saturn selbst etwas wärmer aber nicht wirklich als angenehm zuordenbar.
Genau wie sein großer Bruder Jupiter hat auch der Saturn eine kurze Rotationsdauer von 10 Stunden und 47 Minuten und ein langes Jahr von fast 30 Erdenjahren. Und auch hier haben wir es mit einer dichten Wasserstoff-Helium-Atmosphäre zu tun. Obwohl der Saturn 60% so groß ist wie der Jupiter, hat er nur ein Drittel von dessen Masse. Durch die niedrigen Temperaturen in dem Gasriesen ist der Heliumanteil weitaus geringer als bei seinem Bruder, da es zu einem Kondensationsvorgang gekommen ist. Auch hier wird mehr Energie in das Weltall abgegeben, als von der Sonne aufgenommen wird. Neben der niedrigen Temperatur ist auch das Wetter auf dem Planeten richtig unfreundlich - die markant bräunliche Färbung entsteht nämlich durch kristallinen Amoniak. Unter diesem Nebel befindet sich eine weitere Wolkenschicht, die weitaus homogener zusammengesetzt ist als die gestreifte Außenschicht. Auf dem Nordpol befindet sich ein 250.000 Kilometer großes Wetterphänomen in Form eines Fünfecks. Das Gegenstück am Südpol ist rund und hat eine Ausdehnung von “nur” 8.000 Kilometern.

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Kommt es nur mir so vor oder schaut Mimas wie der Todesstern aus?


Kulturgeschichtlich hat der Saturn so Einiges am Buckel. Bei den Ägyptern war er als Horus bekannt; Gott der Könige, Schutzherr des Lichts und Patron der Kinder. Prominent war seine Darstellung als Falke. In Babylon wurde er Kajamanu genannt, der Beständige. Er galt als “Sonne der Nacht” und war die Gottheit der Ernte und der tierischen Fruchtbarkeit. In der chinesischen Sternenkunde gilt er bis heute als Gestirn des Elementes Erde. Griechen und Römer nannten ihn Kronos bzw. Saturnus - Kind von Gaia (Erdgöttin) und Uranos (Himmelsgott), sowie Anführer der Titanen und Vater des Zeus selbst. In der Mythologie entmachtet er seinen Vater, indem er ihn entmannt. Da eines seiner eigenen Kinder ihn laut einer Prophezeiung ebenfalls stürzen wird, frisst er daraufhin all seine Kinder bis auf seinen Sohn Jupiter/Zeus, welcher von seiner Mutter versteckt wurde. Dieser rächte sich und befreite all seine Geschwister aus dem Bauch des Titanen. Vertrieben und machtlos wurde er von den Latinern (ein Volk in Mittelitalien) aufgenommen. Zum Dank lehrte er ihnen den Ackerbau.


Hier endet die zweite Etappe unserer Reise von der Sonne in die äußeren Bahnen unseres Planetensystems. Wir haben gigantische Berge, nie entstandene Welten und Gasriesen gesehen. Langsam wird klar, wie vielfältig das Sonnensystem sein kann. Nun, da wir die uns bekannten "Steinplaneten" hinter uns gelassen haben werden die Distanzen größer und die Welten fremdartiger. Verpasst nicht den dritten Teil über unser Sonnensystem, in dem wir dieses schlussendlich sogar verlassen werden.
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