Warum immer nach dem Offensichtlichen streben? Neben der Erkundung Ihres eigenen Mondes gibt es noch viele andere Rätsel, die im Weltraum entschlüsselt werden müssen. Wiener Forscher stehen nun vor einer erstaunlichen Entdeckung.
Die beiden Marsmonde Phobos und Deimos.
Foto: NASA / JPLA-Caltech / Universität von Arizona
Schon etwas von Phobos gehört? Das altgriechische Wort für „Angst“ bezieht sich auch auf einen der beiden Monde des Planeten Mars. Zusammen mit den kleineren Deimos wendet sich Phobos dem Mars zu. Neue Ergebnisse der TU Wien liefern wichtige Erkenntnisse. Bald wird eine Weltraummission Gesteinsproben entnehmen.
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Die Oberfläche des Marsmondes Phobos ist schlecht verwittert. Aber was führt dazu? Wiener Forscher beschäftigen sich mit dieser Frage. Der kleine Mond wurde 1877 vom amerikanischen Astronomen Asaph Hall entdeckt. Das Wissen, dass der Mars zwei Monde hat, brachte ihn wahrscheinlich in „Angst“ (Phobos) und „Horror“ (Deimos). In der griechischen Mythologie sind dies die beiden Pferde, die den Streitwagen des Kriegsgottes Ares ziehen. Beide Marsmonde wurden erstmals in den 1970er Jahren von den Wikingerorbitern aus relativ kurzer Entfernung fotografiert.
Weltraum: Wetter in unserem Sinne existiert nicht
Zurück in die Gegenwart: Der Marsmond Phobos befindet sich in einer ganz besonderen Situation. Es ist so nah am Mars, dass dort nicht nur der Sonnenwind, sondern auch das Bombardement durch Teilchen vom Mars eine entscheidende Rolle spielt. Ein Forschungsteam aus TU Wien konnte dies in Laborexperimenten nachweisen. In einigen Jahren soll eine japanische Weltraummission auf Phobos Gesteinsproben entnehmen und zur Erde zurückbringen.
Natürlich gibt es im Weltraum kein Wetter im Sinne des Wortes – dennoch kann Gestein auch im Vakuum des Weltraums „verwittern“, wenn es beispielsweise ständig von energiereichen Partikeln der Sonne bombardiert wird.
Das Forschungsteam im Labor.
Foto: Technische Universität Wien.
Wie ist der Marsmond Phobos entstanden?
Es gibt sehr unterschiedliche Theorien über den Ursprung des Marsmondes, wie Paul Szabo bestätigt, der an seiner Dissertation in der Forschungsgruppe von Friedrich Aumayr am Institut für Angewandte Physik der Technischen Universität Wien arbeitet.
„Es ist denkbar, dass Phobos ursprünglich ein Asteroid war, der dann vom Mars gefangen genommen wurde, aber er könnte auch entstanden sein, als ein größerer Himmelskörper mit dem Mars kollidierte.“
Bei der Untersuchung solcher Himmelskörper müssen Forscher immer berücksichtigen, dass sich ihre Oberflächen im Laufe von Milliarden von Jahren aufgrund des Beschusses mit kosmischen Partikeln vollständig verändert haben. Das Gestein auf der Erde bleibt unberührt, weil unsere Atmosphäre die Partikel abschirmt. Die Wissenschaft kann die Geologie atmosphärischer Himmelskörper – wie unseres Mondes oder Phobos – jedoch nur verstehen, wenn es möglich ist, die „Verwitterung des Weltraums“ richtig einzuschätzen. Die Technische Universität Wien leistet hierzu einen wichtigen Beitrag.
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Aufwändige Experimente an der Technischen Universität Wien
Das Team der TU Wien hat keine Mühe gescheut und zahlreiche Experimente durchgeführt. „Wir haben Gesteinsmaterial wie das von Phobos verwendet und es mit verschiedenen geladenen Partikeln in Vakuumkammern bombardiert“, erklärt Paul Szabo. „Mit äußerst präzisen Skalen können Sie messen, wie viel Material entfernt wird und welche Partikel das Gestein beeinflussen und wie viel.“
- Die beiden Marsmonde Phobos und Deimos sind unregelmäßig geformt. Mit ein wenig Fantasie könnten die beiden Satelliten an Kartoffeln erinnern.
- Die Marsmonde wurden 1877 vom US-Astronomen Asaph Hall am US Naval Observatory entdeckt.
- Die altgriechischen Begriffe Phobos und Deimos bedeuten „Angst“ und „Terror“. In der griechischen Mythologie sind die beiden die Gefährten des Kriegsgitters Ares, das in der lateinischen Mythologie Mars genannt wird.
- Phobos, der größere der beiden Marsmonde, misst. 26,8 km × 22,4 km × 18,4 km. Deimos misst 15 km × 12,2 km × 10,4 km.
- Nicht zuletzt aufgrund ihrer unregelmäßigen Form nehmen Astronomen an, dass die beiden Monde Asteroiden aus dem äußeren Asteroidengürtel sind, die in der Umlaufbahn des Mars stecken geblieben sind.
- Nach einigen Theorien ist Phobos ursprünglich ein sogenannter Trümmerhaufen: ein Asteroid, der aus Fragmenten besteht und nur durch die Schwerkraft zusammengehalten wird.
Grundsätzlich gibt es viele Mineralien, die auf Himmelskörpern wie Phobos, dem Mond usw. auch auf der Erde vorkommen und daher laut unserer Redaktion als analoge Gesteine verwendet werden können. „Der Rohstoff für unsere Untersuchungen wurde speziell von unseren Kooperationspartnern an der Universität Bern zur Verfügung gestellt, die Experten auf diesem Gebiet sind“, sagt Szabo.
Die besonderen Eigenschaften des Mondes Phobos wurden bei den Experimenten berücksichtigt. Die Entfernung zur Marsoberfläche beträgt weniger als 6.000 Kilometer – das sind nicht einmal zwei Prozent der Entfernung zwischen unserem Mond und der Erde. Genau wie unser Mond befindet sich Phobos in einer gebundenen Rotation um seinen Planeten: Er dreht immer die gleiche Seite in Richtung Mars.
Lunar Mars Phobos: Die Lösung für das Wetter
„Aufgrund der extrem geringen Entfernung zwischen Mars und Phobos spielen nicht nur Partikel, die von der Sonne emittiert werden, eine Rolle auf der Phobos-Oberfläche, sondern auch Partikel vom Mars“, sagt Paul Szabo.
Darüber hinaus besteht die Marsatmosphäre hauptsächlich aus Kohlendioxid. Größere Mengen an Sauerstoff finden sich auch in den äußeren Bereichen der Atmosphäre. Wenn dort Teilchen des Sonnenwindes mit großer Kraft eindringen, können Sauerstoffionen gebildet werden, die wiederum mit hoher Geschwindigkeit auf Phobos treffen und dort das Gestein verändern.
Die Weltraummission 2024 profitiert von Forschungsergebnissen
„Mit unseren Messmethoden konnten wir die Erosion viel genauer als bisher abschätzen“, sagt Friedrich Aumayr. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Wirkung der Sauerstoffionen aus der Marsatmosphäre keinesfalls vernachlässigt werden darf.
Aumayr betont auch, wie wichtig es ist, zwischen den beiden Seiten von Phobos zu unterscheiden. Während der Sonnenwind auf der vom Mars abgewandten Seite dominiert, überwiegt nach Angaben des Forschers das Bombardement der Marsatmosphäre, wenn die Sonne vom Mars abgeschirmt wird.
In Kürze sind echte Phobos-Proben erhältlich, die dann von den Forschern ausgewertet werden. Im Jahr 2024 soll ein Raumschiff im Rahmen der japanischen Weltraummission „MMX (Martian Moon eXploration)“ Phobos erreichen und Gesteinsproben auf die Erde zurückbringen.
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