Die Marsatmosphäre

Die Marsatmosphäre

Die im August 2003 stattgefundene ausserordentliche Mars-Opposition (Abstand Mars-Erde = 55,788 Mio km), war der Grund für verschiedene Mars-Aktivitäten auf der Erde. So wurden in 2003 nicht weniger als 4 Satelliten zum Mars gestartet. Japan , Europa und USA mit 2 Missionen haben diese Gelegenheit wahrgenommen. Auf der anderen Seite kamen auch die Astro-Amateure mit ihren inzwischen etablierten elektronischen Foto-Ausrüstungen auf ihre Kosten, denn die Marsnähe ließ den scheinbaren Durchmesser des Planeten auf über 25′ anwachsen. Dies trug erheblich dazu bei, dass Strukturen durch das Amateurteleskop sichtbar wurden, die man vorher nicht für möglich hielt.

Für beide Bereiche, also der Raumfahrt und der beobachtenden Amateur – Astronomie, spielten dabei die Atmosphärischen Bedingungen von Mars eine wichtige Rolle. Da man schon früher starke Sandstürme auf dem Mars beobachtet hat, die eine Durchsicht durch die Atmosphäre verhinderten, waren die Beobachter gewarnt, eine Behinderung ist jedoch nicht eingetreten. Für die Raumfahrt spielte die Atmosphäre des Mars eine noch bedeutendere Rolle, da sie ja eine Sonde auf der Oberfläche absetzen mussten, und daher die genaue Kenntnis der atmosph. Bedingungen Voraussetzung war.

Wir wollen uns hier mit der Frage beschäftigen, wie kommt es zu einer Atmosphäre auf Planeten oder gar Monden? Welche physikalischen Voraussetzungen sind erforderlich, um eine Atmosphäre zu halten.

Eine Voraussetzung für die Existenz einer Atmosphäre auf einem Planeten oder Mond sind seine Masse und sein Durchmesser. Beide Größen zusammen bestimmen die vorhandene Gravitationsbeschleunigung, die das Gas der Atmosphäre festhalten können. Die Schwerebeschleunigung an der Oberfläche eines Körpers errechnet sich nach der einfachen Formel :

g = G * M / R2

GGravitationskonstanteMMasseRRadius des kugelförmigen Körpers

Von dem Wert “g” hängt dann die Entweichgeschwindigkeit ab.

Bei der Erde beträgt sie 11,2 km/s.

Auf ein Gasmolekül der Atmosphäre bezogen, bedeuted das, dass die Geschwindigkeit des Moleküls diesen Wert (auf der Erde 11,2 km/s) nicht überschreiten darf, da es sonst vom Planeten nicht mehr gehalten werden kann.

Beim Planeten Mars beträgt dieser Wert vE = 5 km/s.

Diesem Tatbestand gegenüber steht eben die Geschwindigkeit der Gasmoleküle. Die wahrscheinliche Geschwindigkeit der Moleküle kann man nach den Gesetzen der Thermodynamik ausrechnen. Für unsere allgemeine Betrachtung genügt es jedoch, wenn wir wissen, dass sie abhängig ist von der absoluten Temperatur und dem Molekulargewicht. Aufgrund ihrer Geschwindigkeit verbleiben also am ehesten die Moleküle im Anziehungsbereich eines Planeten, die eine große Masse bei kleinem Radius und einer niederen Temperatur haben. Bei gleicher Temperatur (Sonneneinstrahlung) haben die schwereren Teilchen eine geringere Geschwindigkeit. Auf der Erde können aufgrund der Größe der Erdmasse nur He und das Molekü H2 entweichen, daher findet man sie in unserer Atmosphäre kaum, obwohl sie die häufigsten Elemente des Universums sind.

Schwerere Teilchen wie O2 oder N2 sind wesentlich langsamer als die genannten. Die Atmosphäre des Mars besteht zu mehr als 95% aus CO2. Da Mars nur ca. halb so groß ist wie die Erde, kann er auch O2 un N2 nicht halten. Der Atmosphärendruck auf Mars liegt bei 6 mb (Erde um 1000).

Weitere Infos: Siehe Beitrag Mars im Fokus.

Der größte Mond des Sonnensystems (TITAN) hat eine Atmosphäre aus Stickstoff. Die leichteren Elemente hat auch er verloren. Es ist zumindest in Betracht zu ziehen, dass eine Entgasung der Planeten oder Monde auch über Vulkanische Tätigkeit stattfinden kann.

Aus tieferen Schichten können Gase an die Oberfläche treten und werden dort temporär oder immer festgehalten, eben durch die Gravitation des Planeten oder Mondes. In diesem Fall ist dann das Verhältnis der ausströmenden zu der entweichenden Gasmenge für den Atmosphärendruck verantwortlich.

Willy Mahl 03/2004


Letzte Änderung am 2009-Mar-15

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