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Astronomie Wolken auf dem Mars geben Forschern Rätsel auf

Sie sind ausschließlich am Marsmorgen zu sehen, ihre Zusammensetzung ist noch unbekannt: Astronomen haben riesige wolkenähnliche Gebilde beim Mars entdeckt.
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Auf dem Mars zeigt sich eine Art Wolkenbildung. Quelle: dpa

Auf dem Mars zeigt sich eine Art Wolkenbildung.

(Foto: dpa)

Astronomen haben riesige Dampf- oder Rauchfahnen beim Mars entdeckt. Diese dehnen sich bis zu einer Höhe von etwa 250 Kilometern über der Marsoberfläche aus und überragen damit die bekannten, gewöhnlichen Marswolken. Das internationale Forscherteam hat das Phänomen genau vermessen und sucht nun Erklärungen dafür. Weder Eiskristalle oder Staub noch Polarlichter könnten die mysteriösen Gebilde nach derzeitigen Kenntnissen der Marsatmosphäre eindeutig erklären, schreibt die Gruppe um Agustin Sánchez-Lavega von der Universität des Baskenlandes in Bilbao (Spanien) im Fachjournal „Nature“.

Die bekannten Marswolken aus Kohlendioxid- oder Wassereiskristallen reichen bis auf eine Höhe von 100 Kilometern, seine Staubwolken kommen bis auf 60 Kilometer über der Oberfläche. Polarlichter seien bislang bis in eine Höhe von 130 Kilometern beobachtet worden, schreiben die Wissenschaftler.

Am 12. März 2012 entdeckten Amateur-Astronomen die Rauch- oder Dampffahnen an der Südhalbkugel des Roten Planeten. In den folgenden zehn Tagen wurden sie immer wieder an derselben Stelle am Marsmorgen beobachtet, nie jedoch am Marsabend.

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Die blaue Hölle – der Exoplanet HD 189733b

Den Titel „Blauer Planet“ trägt unsere Erde zurecht: Aus dem Dunkel des Alls betrachtet gleicht sie einer blauen Murmel im schwarzen Nichts – der einzig lebensfreundliche Himmelskörper, von dem wir wissen. Doch unsere Heimat ist nicht mehr länger der einzige bekannte blaue Planet im Weltraum, denn auch HD 189733b trägt diese Farben. Zumindest reflektiert der ferne Planet im Sternbild Füchslein vor allem diese Wellenlänge des Lichts, die sein Stern auf ihn strahlt.

Doch von der Farbe dürfen wir uns nicht täuschen lassen. Denn Leben ist unter den höllischen Bedingungen vor Ort völlig unmöglich: Der Planet umkreist seine Sonne in nur 2,2 Tagen und damit extrem nah – Temperaturen bis zu 1000 Grad Celsius sind die Folge. In seiner Atmosphäre toben Stürme mit Geschwindigkeiten von bis zu 7000 Kilometern pro Stunde. Und es regnet Glas: geschmolzene Silikatmineralien, die von Asteroiden stammen, die in den Planeten stürzen. Außerdem handelt es sich bei HD 189733b um einen Gasplaneten, der wie Jupiter keine feste Oberfläche besitzt. Dass er dennoch blau leuchtet – in einem tiefen dunklen Blau –, liegt an den Glastropfen in seinem Himmel. Sie reflektieren vor allem die Blautöne des Lichts, während sie rot und grün schlucken.

(Foto: NASA / ESA, Martin Kornmesser)
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Kälter geht es kaum noch – der Bumerangnebel

Er sieht auf den Bildern des Weltraumteleskops Hubble aus wie eine Sanduhr – und ist ein wahrlich ungemütlicher Ort: Der Bumerangnebel ist der kälteste Ort im Weltraum, den die Astronomen bislang kennen. Mit einer Temperatur von nur einem Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt von minus 273 Grad Celsius ist er noch kälter als große Teile des restlichen Alls, die nur knapp minus 270 Grad Celsius kalt sind.

Schuld an der Unterkühlung ist ein kosmisches Drama, das so eines Tages auch unserer Sonne droht: Der Stern im Zentrum des Bumerangnebels stirbt gerade, weil er seinen Wasserstoffvorrat und damit sein Brennmaterial verbraucht hat. Er bläht sich zum so genannten Roten Riesen auf und schleudert mit Wucht seine Gashülle fort. Diese dehnt sich mit rasender Geschwindigkeit aus, wodurch sie sich extrem abkühlt. Am Ende des Sterns bleibt dann nur noch ein Weißer Zwerg übrig – ein kleiner, sehr heißer Kern aus schwereren Elementen wie Kohlen- und Sauerstoff, während die Sonne zuvor aus leichtem Wasserstoff und Helium bestand. Bis diese Entwicklung aber bei unserer Sonne einsetzt, dauert es glücklicherweise noch sechs Milliarden Jahre.

(Foto: NASA / ESA)
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Die Sonne auf Speed – der Stern VFTS 102 aus dem Tarantelnebel

Gegen VFTS 102 (künstlerische Darstellung) wirkt unsere Sonne etwas langweilig. Denn der Stern rotiert 300 Mal schneller um seine Achse als unser Zentralgestirn – das liegt nahe an der Grenze, ab der ihn die Fliehkräfte zerreißen würden. VFTS 102 wiegt 25 Mal mehr als die Sonne, doch trotz dieses Gewichts rotiert er an den Polen mit 1,8 Millionen und am Äquator sogar mit einer Geschwindigkeit von zwei Millionen Kilometern pro Stunde.

Und das ist nicht das einzige Absonderliche an diesem Stern, der seine Bahnen durch den Tarantelnebel in der Großen Magellanschen Wolke zieht. Denn er vagabundiert als sogenannter Ausreißerstern durch unsere Nachbargalaxie. Astronomen nehmen deshalb an, dass er einst Teil eines Doppelsternsystems war, deren Partner einander eng umkreisten. VFTS 102 zog dabei extrem viel Masse von seinem Gegenüber ab und wurde rekordverdächtig beschleunigt. Dann explodierte der Partner als Supernova und schleuderte seinen gierigen Zwilling aus der Bahn. Hinweise auf dieses Geschehen konnten Forscher in relativer Nähe zum nun einsam seine Bahn ziehenden VFTS 102 noch aufspüren.

(Foto: ESA)
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Monsterstürme auf Osiris, dem Exoplaneten mit Schweif

Der Gasplanet HD209458b (künstl. Darstellung), nach dem altägyptischen Todesgott auch Osiris genannt, war der erste Exoplanet, der durch einen Transit identifiziert wurde: Wenn er, von uns aus gesehen, vor seinem Zentralstern vorbeizieht, schwächt er dessen Licht eine Zeitlang geringfügig ab. Auf diese Weise konnten die Astronomen auch ermitteln, dass in seiner Atmosphäre monströse Stürme toben: Sie erreichen Geschwindigkeiten von 5000 bis 10.000 Kilometern pro Stunde (Zum Vergleich: der stärkste Wirbelsturm auf der Erde brachte es auf etwas mehr als 400 Kilometer pro Stunde).

Schuld am Monstersturm ist der geringer Abstand vom Planeten zu seiner Sonne: Sie heizt die ihr dauerhaft zugewandte Seite auf 1000 Grad Celsius auf, während die Schattenseite kühl bleibt. Zum Ausgleich toben die extremen Orkane. Zudem sorgt die extreme Aufheizung dafür, dass Osiris permanent Gas ans All verliert, was dem Planeten einen Schweif beschert.

(Foto: NASA, ESA, G. Bacon)
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Höllenritt um einen Stern – der Exoplanet CoRot-1b

365 Tage benötigt unsere Erde, um die Sonne einmal zu umrunden – ein recht gemütliches Tempo, vergleicht man es mit CoRot-1b. Dieser Gasplanet, der um ein Drittel schwerer als Jupiter ist, umkreist seinen Stern in rekordverdächtigen eineinhalb Tagen.

Das schwindelerregende Tempo ist aber nicht das einzige Extrem, mit dem CoRot-1b aufwarten kann: Er rotiert gebunden, weshalb er seiner Sonne immer die gleiche Seite zeigt. Allein das bewirkt schon eine sehr starke Aufheizung. Dazu kommt zusätzlich noch eine relativ dunkle Atmosphäre, weshalb der Exoplanet den größten Teil der Einstrahlung auch noch absorbiert. Am Tag kann es dort daher über 2000 Grad Celsius heiß werden.

(Foto: NASA, ESA, G. Bacon)
Erde aus dem All
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Unsere Erde – Sauerstoff ist giftig

Unsere Erde in einer Reihe mit den höllischsten Orten im All? Das ist eine Frage der Perspektive. Denn unsere Luft ist nicht für alle Lebewesen gleich gut verträglich wie für uns – im Gegenteil: Sie besteht zu knapp 21 Prozent aus Sauerstoff, einem höchst potenten Zellgift, wenn man ihn nicht gewöhnt ist. Als sich die Erdatmosphäre vor 2,4 Milliarden Jahren mit dem Gas zu füllen begann, bedeutete dies für alle Lebewesen, die unter anaeroben Bedingungen zuvor prächtig gediehen, eine Katastrophe: Sie mussten sich anpassen oder starben aus.

Der Sauerstoff produzierte in ihrem Körper sehr aggressive Peroxide, die die Zellen angreifen und zerstören. Als erstmals in der Erdgeschichte die so genannten Cyanobakterien ausreichend Sauerstoff produzierten, dass er sich in den damaligen Meeren anreichern konnte, lösten sie damit das erste Massenaussterben auf unserem Planeten aus: die Große Sauerstoffkatastrophe.

(Foto: Nasa Johnson Space Center)
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Schwärzer als Kohle – der düstere Planet TrEs-2b

Im Sternbild Drache in rund 750 Lichtjahren Entfernung umrundet ein heißer Jupiter seinen Stern – und zwar in nur fünf Millionen Kilometer Abstand. Deshalb ist seine Oberfläche mehr als 1000 Grad Celsius heiß. Zwar sind im All solche Temperaturen in der Nähe eines Sterns nichts besonderes, doch das macht der Exoplanet TrEs-2b mit seinem finsteren Äußeren mehr als wett: Er ist schwärzer als ein Stück reiner Steinkohle und dunkler als jedes Objekt in unserem Sonnensystem.

TrEs-2b reflektiert nur ein Prozent des eingestrahlten Sternenlichts, unsere Erde dagegen 39 Prozent und unser Mond immerhin noch 12 Prozent. Eine Teilschuld an der Düsternis tragen dampfförmiges Natrium und Kalium sowie Titandioxid in der heißen Atmosphäre, die das Sonnenlicht schlucken. Sie allein können die extreme Schwärze von TrES-2b jedoch noch nicht erklären – über weitere Ursachen rätseln die Astronomen noch.

(Foto: David A. Aguilar, Harvard-CfA)

Daraus schließen Sánchez-Lavega und Kollegen, dass sich diese Gebilde rasch verändern und ein zyklisches Verhalten aufweisen. Vom 6. bis 16. April 2012 wurde eine ähnliche Erscheinung an etwa derselben Stelle beobachtet. Das Team um Sánchez-Lavega maß bei der Formation eine Ausdehnung von bis zu 1.000 Kilometern sowohl in Nord-Süd- als auch in Ost-West-Richtung.

Die Forscher sichteten auch frühere Aufnahmen des Roten Planeten und fanden ein Foto des Weltraumteleskops Hubble vom 17. Mai 1997, das ein ähnliches Phänomen zeigt. Diese Aufnahmen wurden neben den Bildern von 2012 in die Analyse einbezogen.

Mit Simulationen von Umwälzungen in der bisher bekannten Marsatmosphäre konnten Sánchez-Lavega und Kollegen die Beobachtungen bisher nicht eindeutig erklären. Am besten passen ihnen zufolge Wassereispartikel einer Größe von etwa 100 Nanometern (Millionstel Millimetern) - allerdings müsste die Temperatur in der höheren Atmosphäre dann etwa 50 Grad Celsius niedriger sein als bisher bekannt.

Bei Kohlendioxideis wären es sogar 100 Grad. Auch die vermuteten Polarlichter müssten 1000-mal so hell sein wie ihre Pendants auf der Erde. Weitere Beobachtungen seien erforderlich, um die Ursache einzugrenzen, schreiben die Forscher.

Härtetest für Europas neuen Weltraumflieger
Esa-Mission IXV
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Für die Europäische Raumfahrtagentur (ESA) werden es 100 höchst spannende Minuten. So lange dauert die erste Mission des experimentellen Weltraumfliegers IXV, der am Mittwoch mit einer Trägerrakete ins All geschossen wird. Die neue Technologie soll es der ESA künftig ermöglichen, selbst Astronauten aus dem All sicher zurück auf die Erde zu bringen. (Foto: ESA)

Shuttle Columbia verglüht beim Landeanflug
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Die letzte Phase eines Weltraumflugs ist besonders gefährlich: Wenn das Raumfahrzeug in die Erdatmosphäre eintritt, kann jeder Materialfehler katastrophale Folgen haben. So wie beim Spaceshuttle Columbia, das vor zwölf Jahren beim Wiedereintritt in die Atmosphäre explodierte, nachdem der Hitzeschild des Shuttles beim Start beschädigt worden war.

(Foto: dapd)
Enorme Hitze beim Wiedereintritt
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Beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre entsteht durch die Reibung eine gewaltige Hitze. Ist der Eintrittswinkel zu spitz, verglüht ein Raumfahrzeug. Ist er zu flach, droht das Gefährt an der Atmosphäre abzuprallen. Entsprechend groß ist die Anspannung bei den Verantwortlichen des IXV-Projekts im Vorfeld des Testflugs. (Foto: ESA)

IXV wird verladen
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Der fünf Meter lange und zwei Tonnen schwere, flügellose Experimentalflieger IXV – die Abkürzung steht für Intermediate Experimental Vehicle – soll die Europäer unabhängig machen von den USA und Russland.

(Foto: AFP)
ESA-Projektleiter Giorgio Tumino
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„Wir wissen, wie wir ins All kommen und wie wir in einer Umlaufbahn bleiben“, sagt ESA-Projektleiter Giorgio Tumino. „Was wir nun lernen wollen, ist diesen Kreis zu schließen und aus dem Orbit zurückzukommen. Das ist eine der komplexesten Disziplinen im Weltraum-Sektor.“ (Foto: ESA)

Landung einer russischen Sojus-Kapsel
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In der Regel kehren Astronauten mit einer Kapsel mit flachem Boden auf die Erde zurück, vor der Landung wird die Kapsel mit einem Fallschirm abgebremst. Der Nachteil dieser relativ einfachen Methode: Es gibt nur wenig Kontrolle und Lenkungsmöglichkeiten bei der Landung.

(Foto: Reuters)
Landung eines US-Spaceshuttles
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Die flugzeugähnlichen Spaceshuttles der US-Raumfahrtagentur Nasa konnten zwar sehr präzise auf einem Rollfeld landen, waren aber sehr schwer und teuer. Vor allem aber konnten Schäden am Hitzeschild zu Katastrophen wie der von Columbia im Februar 2003 mit sieben Toten führen. Die Ära der Space Shuttles ist inzwischen vorbei.

(Foto: ap)

Paul Hartogh vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen gehört zu einer Arbeitsgruppe, die selbst die untere Marsatmosphäre modelliert. Er hält die Aussagen von Sánchez-Lavega und Kollegen für stichhaltig und favorisiert ebenfalls winzige Eiskristalle als Erklärung - diese verursachten auch die nachtleuchtenden Wolken in der Erdatmosphäre.

Dichteschwankungen in der Marsatmosphäre könnten zu diesen hohen Wolken führen. Um die Eisteilchen in eine solche Höhe zu bringen, bedürfe es extremer vertikaler Windgeschwindigkeiten, erklärt Hartogh.

Wolkenformationen gibt es auf vielen Planeten und Monden unseres Sonnensystems. Am bekanntesten ist der „große rote Fleck“ des Jupiters: Es handelt sich um einen riesigen Wirbelsturm in einer Atmosphäre aus Wasserstoff, Helium, Ammoniak, Methan und anderen Stoffen.

  • dpa
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