Augen zum Himmel für seine Majestät Mars

Richtet man den Blick zum Himmelsgewölbe, kann man in diesen Nächten den Planeten Mars so hell beobachten, wie es seit mehr als zwei Jahren nicht mehr vorgekommen ist. In diesem Anfang Dezember ist Mars nahe an der Erde und am 8. erreichte er seine maximale Leuchtkraft, da er sich in Bezug auf unseren Planeten in der entgegengesetzten Richtung zur Sonne befindet.

Von unserem Stern beleuchtet, erscheint der Mars rot und seine Helligkeit ist nicht immer gleich. Tatsächlich umkreist er die Sonne in knapp zwei Jahren, nähert sich der Erde und entfernt sich von ihr. Der seit der Antike bekannte rote Planet erhielt aufgrund seiner an Blut erinnernden Farbe den Namen des Kriegsgottes Ares, Mars für die Römer. Wenn man es im Laufe der Monate mit bloßem Auge betrachtet, kann man sehen, dass sich seine Position in Bezug auf die Konstellationen ändert, was es zuerst zu einem Gott für den Menschen und dann zu einem wandernden Stern, einem Planeten, machte. Bei den ersten Teleskopen zeigte der Mars nicht viele Details und er musste auf das neunzehnte Jahrhundert warten, um Teleskope zu haben, die groß genug waren, um etwas von seiner Oberfläche zu enthüllen.

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde ein Wettlauf um die Beobachtung des Roten Planeten entfesselt. Eiskappen und scheinbare Kontinente machten den Mars zu einer der Erde sehr ähnlichen Welt. Der italienische Astronom Giovanni Schiaparelli, Direktor des astronomischen Observatoriums Brera, beobachtete regelmäßig den Mars und erstellte genaue Karten des Planeten. In seinen Beobachtungen sah er, dass „die Weite der Kontinente in alle Richtungen von einem Netz zahlreicher Linien oder dünner Streifen dunkler Farbe durchzogen ist […]“. Diese Linien oder Streifen sind die berühmten Kanäle des Mars." Wenn Schiaparelli keine Hypothesen über die Natur der Marskanäle äußerte, schrieben andere sie einer Marszivilisation zu, die gebaut wurde, um Wasser von den Polen zu bringen. Die Vorstellung, dass der Mars eine hypothetische intelligente Zivilisation beherbergte, erregte die Vorstellungskraft der Öffentlichkeit. Es durchdrang die Populärkultur so sehr, dass, als Orson Welles 1938 das Drama „Der Krieg der Welten“ im Radio ausstrahlte, ein Teil der Radiohörer tatsächlich glaubte, dass die Marsianer die Erde überfallen würden.

Das Wasser

Aber seit Anfang des 20. Jahrhunderts hatten Astronomen die Hypothese verworfen, dass es auf dem Mars flüssiges Wasser auf der Oberfläche gab. Es wurde verstanden, dass diese von Schiaparelli gesehenen dunklen Linien nichts weiter als optische Täuschungen waren, die durch die schwache Marsatmosphäre und ihre imposanten Winde verursacht wurden. Das wahre Gesicht des Mars war in den 60er und 70er Jahren zu sehen, als uns die ersten Robotersonden erlaubten, seine kalte und wüstenartige Natur zu entdecken. Die von einer schwachen Atmosphäre bedeckte Durchschnittstemperatur liegt bei etwa 63 Grad unter Null, wobei die Extreme von -153 °C an den Polen bis zu 20 °C am Äquator reichen. Es gibt feinen rostroten Sand auf der Oberfläche und Winde können heftig wehen und 400 km/h erreichen. Überall auf dem Planeten gibt es erloschene Vulkane, unter denen der große Olymp hervorsticht, der größte Berg im Sonnensystem, der den Mount Everest um fast das Dreifache übertrifft. Unerwartet war jedoch die Entdeckung alter Flussbetten. Natürliche Kanäle, die von der Erde aus unsichtbar sind, aber zahlreich. Es gibt 200 ausgetrocknete Flüsse, die den Planeten durchziehen und in scheinbar uralte Marsmeere münden.

Die Landung

Wasser ist das wesentliche Element des Lebens und der Ort, an dem sich das Leben auf der Erde vor etwa 4 Milliarden Jahren entwickelt hat. Das Vorhandensein von Flüssen auf dem Mars erzählt uns von einem Planeten, der einst der ferne Zwilling der Erde war. Diese Entdeckung weckte das Interesse der wissenschaftlichen Welt und verschiedene Nationen starteten verschiedene Robotersonden auf dem Mars, um seine Eigenschaften zu untersuchen und nach Anzeichen für die Existenz von Lebensformen zu suchen. Die relative Nähe des Planeten ermöglicht es einer Sonde, ihn in 7 Monaten zu erreichen. Die Ankunft auf dem Planeten ist der gefährlichste Teil der Reise und wenn der Abstieg zum Planeten vorgesehen ist, ist die Landung etwas äußerst Komplexes und Gefährliches. Da die Marsatmosphäre dünn ist, reicht es nicht aus, Fallschirme zu öffnen, um die Ankunft der Sonde zu verlangsamen, es müssen Bremsraketen oder große Airbags verwendet werden, um ihren Fall abzuschwächen. Von 44 Missionen, die zum Roten Planeten gestartet wurden, scheiterten 20. Dank der überlebenden Sonden haben Astronomen begonnen, die Natur des Mars und seine komplexe Geschichte zu verstehen.

Der rote Planet ist eine Welt kleiner als die Erde, sein Radius ist etwa halb so groß wie der der Erde. Auch seine Schwerkraft ist geringer, so dass ein 100 kg schwerer Mann auf der Erde auf dem Mars knapp 38 kg wiegen würde. Die starken Temperaturschwankungen hängen von einer Kombination von Faktoren ab, einerseits der Entfernung von der Sonne, andererseits der dünnen Atmosphäre, die wenig Wärme speichert. Der Mars hat tatsächlich einen schwachen Treibhauseffekt, was ihn dazu verdammt, ein kalter Ort zu sein. Aber das Fehlen des Magnetfelds ist der Zustand, der den Planeten am meisten belastet, tatsächlich hat der Mars keinen Schild, der ihn vor dem Sonnenwind schützt. Wind aus geladenen Teilchen, der von unserem Stern stammt, der Sonnenwind erodiert kontinuierlich die Marsatmosphäre und sterilisiert die Oberfläche des Planeten.

Wie Archäologen haben Astronomen die Geschichte des Mars rekonstruiert, der vor 3,5 Milliarden Jahren der Erde sehr ähnlich war. Nachdem sein Magnetfeld erloschen war und die vulkanische Aktivität nachgelassen hatte, erodierte der Sonnenwind die Atmosphäre, ließ die Temperaturen sinken und machte den Planeten zu einem öden und kalten Ort. Kürzlich wurde entdeckt, dass sich unter der Oberfläche in der Nähe der Pole Meere aus salzigem flüssigem Wasser befinden, das Ziel zukünftiger Missionen, da sie Wiegen für alle Lebensformen sein könnten. In diesen Tagen untersucht der Perseverance-Rover der Mars2020-Mission die Felsen eines ehemaligen Marssees. Gesteinsproben werden in einem speziellen Container verstaut, um sie in einer zukünftigen Mission zur Erde zurückzubringen, um herauszufinden, ob jemals Leben auf dem Mars aufgetreten ist und ob etwas überlebt hat, um eine erste Antwort auf eine grundlegende Frage zu finden : funktioniert das Leben außerhalb der Erde?

Manuel Floris

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„Wissenschaft ist eine Kunst, wie Musik. Nobelwürdige Forschung in Cagliari im Gange»

Luciano Burderi, sizilianischer Astrophysiker, lehrt an der Universität und leitet eine Gruppe, um die verborgensten Geheimnisse des Kosmos zu entdecken

Vor Claudio Ranieri, der 2016 mit dem Gewinn der Premier League König wurde, war er es, der Leicester entdeckte, eine Stadt im Zentrum Englands. «Ich habe an dieser Universität studiert, da gab es eine Abteilung, die sich mit Röntgenstrahlen beschäftigt hat». Es waren die Neunziger. Neutronensterne, Galaxien, Raumzeit. Das heilige Feuer wurde zwei Jahrzehnte zuvor in Luciano Burderi entzündet, einem 60-jährigen aus Palermo, der damals in klassische Studien vertieft war. „Aber ich mochte Wissenschaft. Ich habe Zeitschriften zu diesem Thema verschlungen.' Eines Abends bat ein Onkel bei einem Familientreffen in Cefalù um Informationen über Schwarze Löcher. „Niemand wusste, was sie waren. Ich hatte vor Monaten etwas gelesen und antwortete. Ich erinnere mich an die Augen von Verwandten, schockiert. Ich war begeistert." Der Weg war markiert. "In diesem Moment entschied ich, dass ich Astronomie bevorzuge."

Heute ist er in Cagliari, wo er nach seinem Abschluss und seiner Promotion in Palermo (und nachdem er am Astronomischen Observatorium von Rom gearbeitet hatte) Astrophysik lehrt, wo er den ehemaligen Direktor des Astronomischen Observatoriums der sardischen Hauptstadt sowie den Präsidenten des Astronomischen Observatoriums traf „Nationales Institut für Astrophysik, Niki D'Amico: der Mann, der die Errichtung des sardischen Radioteleskops von San Basilio koordinierte. «Er bot mir an, hierher zu kommen, um die Physikabteilung und ihre interne Astronomiegruppe im Hinblick auf die Erstellung der Antenne zu verstärken. Ich habe die Herausforderung angenommen."

Und er leitet eine wichtige Schule für Astrophysik.

"Es ist ein geschlossener Kreis. Astronomie ist der schönste Teil der Physik, weil sie all ihre Instrumente zusammen und mit maximaler Leistung spielen lässt. Lernen erfordert auch lange Wege, aber dann bleibt die Aktivität. Das Gehirn formen. Wir müssen uns immer Fragen über den Tellerrand stellen, Probleme nicht nur auf der Grundlage offizieller Lösungen, sondern auch aus anderen Perspektiven betrachten».

Welche Folgen hat eine so komplizierte Angelegenheit?

«Im Durchschnitt sind im ersten Jahr etwa 70 Studierende eingeschrieben, aber die meisten schließen den dreijährigen Zyklus nicht ab. Es kommt vor allem darauf an, wie man denkt. Das logische Folgerungsvermögen ist eine geistige Angewohnheit, die in der Schule rar ist und an der teilweise die Lehrklasse schuld ist. Gerade in naturwissenschaftlichen Disziplinen ist Leidenschaft die treibende Kraft hinter allem. Wer in die Physik kommt, hat oft eine sehr große Begeisterung, stößt aber auf die Schwierigkeit, sich einem unbekannten Weg stellen zu müssen. Dies führt zu einer hohen Abbrecherquote. Ein ernstes Problem."

Macht es also Sinn, den Kurs offen zu lassen?

„Im ganzen Land ist die Situation ähnlich. Wer bleibt, ist wirklich motiviert. Die Fakultät hat einen sehr guten Standard, wir sind in internationale Projekte eingebunden. Die italienische Physik ist auf hohem Niveau, man denke nur an Giorgio Parisi, den jüngsten Nobelpreisträger. Hier befindet sich das Radioteleskop Sardinien, eines der fünf modernsten der Welt. Wir untersuchen die am kosmischen Himmel ausgesandten Radiowellen. Und dann kämpft die Insel einen wichtigen Kampf um das große europäische Projekt des Eintein-Teleskops».

Warum ist das Einstein-Teleskop wichtig?

«Es könnte die Schwingungen der Raumzeit, die eigentliche Struktur des Kosmos, mit einer nie dagewesenen Genauigkeit erfassen. Wie die, die von zwei Neutronensternen verursacht werden, die zu einem Schwarzen Loch werden: Sie breiten sich über Milliarden von Lichtjahren aus und die Mine Sos Enattos könnte sie ohne den Einfluss von Oberflächenvibrationen einfangen».

Er erwähnte den Nobelpreis. Kann Cagliari dorthin gelangen?

"Alles ist möglich. Geniefiguren sind Sprossen, die zufällig sprießen und gezüchtet werden müssen. Auf diesen Ebenen wird die Realität anders wahrgenommen. Es braucht auch ein bisschen Glück. Wir lehren, mutig zu sein».

Welche kühnen Studien sind hier im Gange?

«Die grössten Sterne kollabieren früher oder später unter der Schwerkraft und bilden einige Kilometer grosse Neutronensterne mit gigantischer Masse. Es ist, als wäre die ganze Menschheit in einem Zuckerwürfel enthalten. Diese Sterne drehen sich Tausende Male pro Sekunde und senden Licht und Pulsationen aus, die zu einer Art kosmischer Uhr werden, die auf die Tausendstelsekunde genau ist. Ihr duales System ist das beste Labor, um Albert Einsteins allgemeine Relativitätstheorie zu testen. Von D'Amicos Forschungsgruppe in Cagliari entdeckt, bestätigte es deren Thesen mit einer nie zuvor erreichten Präzision. Irgendwelche Mängel können nur mit einem Studium von Jahrzehnten auftauchen und wir sind drin. Es ist einer der zwei heiligen Grale der Physik."

Was ist das andere?

„Die Allgemeine Relativitätstheorie erklärt, dass die Schwerkraft das durch sein eigenes Gewicht zerdrückte Objekt zu einem Punkt macht. Die Quantenmechanik sagt stattdessen, dass die Natur in einem sehr kleinen Maßstab keine wohldefinierten Positionen hat, sie ist nicht mit der Existenz perfekt definierter Punkte vereinbar. Ein klarer Kontrast. Auf den kleinsten Ebenen muss also die Allgemeine Relativitätstheorie durch eine andere ersetzt werden. Wir müssen nach kleinen Diskrepanzen suchen, und aus unserer Untersuchung binärer Systeme könnten solche Diskrepanzen hervorgehen, die dazu führen, dass die Regeln des sehr großen mit denen des sehr kleinen übereinstimmen. Dieses Forschungsgebiet heißt Quantengravitation und könnte zum Nobelpreis führen».

Seit 2020 arbeitet Cagliari am australischen Spirit-Projekt, um einen Satelliten mit einem Röntgendetektor zu starten. Wo sind wir?

«Die Markteinführung ist für Ende 2023 geplant. Es ist eine Arbeit, die das Ergebnis unserer schönen Intuition ist. Aber Cagliari ist wirklich an der Grenze der fortschrittlichsten physikalischen Forschung: Wir, die Universität von Palermo, das Polytechnikum von Mailand und Inaf, arbeiten auch an dem internationalen Hermes-Projekt, das von mir und meinen Kollegen in Zusammenarbeit mit der italienischen Weltraumagentur zum Start konzipiert wurde sechs Nanosatelliten in der Größe einer 10 mal 30 Zentimeter großen Kiste, die Explosionen untersuchen werden, die sich im Weltraum ereignet haben, um Licht bei verschiedenen Wellenlängen zu beobachten. Das Licht, das seit 15 Milliarden Jahren unterwegs ist, seit der Kosmos geboren wurde, würde auf seinem Weg eine Verzögerung von einigen zehn Mikrosekunden ansammeln. Der Nachweis dieser Verzögerungen wäre die erste experimentelle Bestätigung der Auswirkungen der Quantengravitation. Die Herausforderung besteht darin, die Technologie zu schaffen, um diese Daten mit Satelliten zu messen, die Anfang 2024 gestartet werden.“

Sie sagen, es gebe keinen Unterschied zwischen Wissenschaft und Kunst. Ist Wissenschaft eine Kunst?

«Ich sehe eine innere Schönheit in der Eleganz und Logik der Naturgesetze. Wissenschaft zu betreiben bedeutet, Schönheit zu suchen. Wie man Musik macht und malt. Sie bietet Ihnen eine Brille, mit der die Realität anders gesehen und wahrgenommen wird. So wie der Musiker oder der Maler Töne und Farben verwendet, um sich auszudrücken, ist die Mathematik das Werkzeug, mit dem der Physiker seine Gefühle und seine eigene Sicht der Welt, Ängste, Charakter offenbart. Es gibt viele Ähnlichkeiten zwischen Physik auf hohem Niveau und Kunst».

Im Jahr 2020 war die Rede vom Vorhandensein eines Moleküls auf der Venus, das aus der Zersetzung von organischem Gewebe stammt. Gab es Entwicklungen?

„Die Hoffnung, dass Leben vorhanden ist, ist stark reduziert. Es gäbe Prozesse, die in der Lage wären, dieses Molekül, Phosphin, herzustellen, und die auf dem Planeten identifizierte Menge wurde vielleicht überschätzt».

Deshalb frage ich Sie: Gibt es Leben im Weltraum?

„Es gibt hundert Milliarden Galaxien im Universum, jede mit hundert Milliarden Sternen. Es ist sicher, dass es Planeten gibt, die Leben beherbergen können. Was sicherlich existiert. Nicht unbedingt mit irdischen Eigenschaften. Wir sind nicht besonders. Die Sonne ist einer der vielen Sterne in der Milchstraße. Was mit uns passiert, ist nichts Besonderes. Leben ist die Norm im Kosmos, vielleicht nicht überall, aber es ist da.'

Warum kannst du es nicht finden?

„Für immense Distanzen. Es würde 4 Jahre dauern, um den nächsten Stern, Proxima centauri, mit Lichtgeschwindigkeit zu erreichen. Vielleicht können wir uns auf die großen Ozeane unter der Eiskruste von Europa oder Enceladus, Satelliten von Jupiter und Saturn, konzentrieren. Die ältesten Lebewesen auf der Erde sind Bakterien oder die noch primitiveren Prokatrioten, die sich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren um heiße Unterwasserquellen, Vulkane, entwickelt haben, wo Licht keine Rolle spielt. Lebensformen nutzen thermische und chemische Energie. Warum nicht denken, dass dasselbe auf diesen beiden Himmelskörpern passiert sein könnte? Ich würde dort auf Entdeckungsreise gehen."

Andrea Manuna

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Die Kuriositäten der Kleinen

Sechstausend Sterne erhellen die Nacht

So dunkel die Nacht auch erscheinen mag, der Nachthimmel wird durch die Anwesenheit von Sternen erhellt. Wenn wir uns von der Stadt und den Lichtquellen entfernen, uns an unser Sehen im Dunkeln gewöhnen, können wir das Schauspiel des Sternenhimmels genießen. Sechstausend Sterne erscheinen am Himmel, durchzogen von einer dünnen Lichtspur, die wir Milchstraße nennen.

Wenn wir diese kleinen Lichtpunkte im Laufe der Nacht beobachten, verstehen wir, dass auch sie sich von Osten nach Westen bewegen, wie es bei Sonne und Mond der Fall ist. Tatsächlich scheint sich der ganze Himmel um uns zu drehen. Wenn wir nach Norden schauen, stellen wir fest, dass es Sterne gibt, die nicht auf- und untergehen. Besonders beeindruckt uns das Vorhandensein einer großen Figur, die an die Form eines Löffels erinnert und der Große Wagen genannt wurde. Dieser massive Asterismus dreht sich gegen den Uhrzeigersinn um einen Punkt, es gibt einen Stern namens Polaris. Der Polarstern ist nicht besonders hell, aber er befindet sich auf dem, was wir "die Spitze der Erdspitze" nennen können.

Tatsächlich dreht sich unser Planet wie ein Kreisel um sich selbst, also bewegt er sich um die Erdachse. Rein zufällig zeigt die Erdachse nach Norden in Richtung Polarstern, und zwar so genau, dass wir uns dank Polarstern nachts orientieren können und uns nicht verirren. Nicht nur den Großen Wagen, sondern durch die Vereinigung der Sterne können wir viele Figuren am Himmel darstellen, die wir Konstellationen nennen.

Wie viele Sterne gibt es am Himmel?

Es gibt viele Sterne, aber wir können ungefähr 6000 beobachten. Die 400 hellsten haben einen Namen, einige sind bekannt, wie der Polarstern und Sirius.

Wie weit sind die Sterne entfernt?

Die Sterne sind sehr weit weg. Wenn wir mit dem Raumschiff, das die Menschen zum Mond brachte, zu unserem Stern gereist sind, werden wir in etwa 3 Jahren auf der Sonne ankommen. Wenn wir dasselbe Raumschiff besteigen und auf den nächsten Stern namens Proxima Centauri zielen, würden wir mehr als 70.000 Jahre (3,75 Lichtjahre) im Weltraum reisen.

Welche Farbe haben die Sterne?

Die Sterne haben verschiedene Farben, Blau, Gelb, Rot und Weiß. Leider können wir nur die Farbe der hellsten Sterne sehen, viele sind zu schwach, um uns ihre wahre Farbe zu zeigen und erscheinen weiß.

Die Farbe eines Sterns sagt uns etwas über seine Temperatur. Die kältesten Sterne sind die roten, dann gibt es die etwas heißeren gelben Sterne, während die mit den wärmsten Temperaturen die blauen und weißen Sterne sind.

Wie weit ist die Sonne entfernt?

Der nächste Stern ist die Sonne, sie ist 150 Millionen km von uns entfernt. Würde man über das Sonnensystem hinauszoomen, sodass die Sonne die Größe eines Fußballs hätte, wäre die Erde 25 Meter entfernt.

Wie kommt es, dass die Sterne fallen?

Sternschnuppen sind keine Sterne, sondern kleine Eis- und Staubstücke, die auf die Erde fallen. Unser Planet ist von einer dünnen Gashülle bedeckt, die wir Luft nennen. Wenn Eis und Staub durch die Luft ziehen, verbrennen sie und hinterlassen eine Lichtspur, die wir am Nachthimmel sehen.

Was ist der hellste Stern?

Der hellste Stern heißt Sirius und ist am Winterhimmel zu sehen. Nach ihr ist der Stern Canopus, unsichtbar von Sardinien. An dritter Stelle steht der im Frühjahr und Sommer gut sichtbare Stern Arcturus.