NASA im Wunderland: Zauberhafte Winterlandschaften auf dem Mars

Do, 05.01.2023 — Redaktion

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Die Herbst- und Wintertemperaturen bringen Veränderungen auf dem Mars mit sich, da sich die Kohlendioxidatmosphäre in Trockeneis verwandelt, das sich auf der Oberfläche festsetzt. Mit seinen leistungsstarken Kameras und Spektrometern hat der Mars Erkundungssatellit (Reconnaissance Orbiter) detaillierte Bilder aufgenommen und Messungen gemacht, welche die winterliche Schönheit der Natur - Frost, Geysire und komplizierte gefrorene Muster - auf dem Roten Planeten zeigen.*

Frostbedeckte Sanddünen in der Nähe des Mars-Nordpols, aufgenommen vom Mars Reconnaissance Orbiter zwei Tage nach der Wintersonnenwende auf dem Planeten. NASA / JPL-Caltech / University of Arizona.

Der Spätwinter hat die nördliche Hemisphäre des Mars erreicht, und die NASA hat kürzlich Bilder dieser Jahreszeit veröffentlicht, die von ihrem Mars Erkundungs-Satellitten aufgenommen wurden. Die frostigen Szenen bieten ein fremdes und doch irgendwie vertrautes Schauspiel der Schönheit.

Wie auf der Erde gibt es auch auf dem Roten Planeten Schnee und Frost, und es existiert dort auch Wassereis. In gewisser Weise sehen seine Winter also wie unsere aus. Aber da hört die Ähnlichkeit auch schon auf.

In einem Marswinter sinkt die Durchschnittstemperatur des Planeten - ohnehin schon eisige minus 62o C - auf unter minus 123o C. Bei dieser klirrenden Kälte existiert auf dem Roten Planeten noch eine zweite Art von Eis, das aus Kohlendioxid besteht und uns als Trockeneis bekannt ist.

Im Gegensatz zum gefrorenen Wasser bei uns zu Hause schmilzt auf dem Mars das aus Kohledioxid bestehende Eis nicht. Stattdessen wandelt es sich bei ansteigender Temperatur direkt vom festen in einen gasförmigen Zustand um, ein Vorgang, den man als Sublimation bezeichnet. Dabei entstehen fantastische Formationen auf dem Boden, die von spinnenartigen, ineinander verschlungenen Linien bis hin zu getupften Mustern reichen. Wissenschaftler haben diese Formationen nach einigen bekannten Dingen und Mustern benannt, von Dalmatinerflecken über Spiegeleier bis hin zu Schweizer Käse.

Das Gefrieren von Wassereis und die Sublimation von Trockeneis erzeugen derartige Muster auf dem Marsboden. Geysire aus von der Sonne erwärmtem Gas und Staub sind in der farbverstärkten Darstellung blau gefärbt. NASA / JPL-Caltech / Universität von Arizona.

Kohlendioxid-Eis sorgt für eine weitere Besonderheit des Mars-Winters, nämlich für Schneeflocken in Würfelgestalt. Im gefrorenen Zustand sind die Moleküle des Kohlendioxids zu Vieren aggregiert, und so sehen diese viereckigen Flocken anders aus als die sechseckigen aus Wassermolekülen auf der Erde. Kohlendioxid-Flocken sind zudem sehr winzig. "Diese Schneeflocken dürften kleiner sein, als die Breite eines menschlichen Haares", erklärt Sylvain Piqueux, Marsforscher am Jet Propulsion Laboratory der NASA.

Während es auf dem Mars zwar sowohl gefrorenes Wasser als auch gefrorenes Kohlendioxid gibt, sind die würfelförmigen Flocken aus Trockeneis die einzige Art von Schnee, die den Boden bedeckt. Nirgendwo auf dem Planeten gibt es allerdings mehr als ein paar Meter Schnee, und das meiste davon fällt auf flaches Land.

"Es fällt ausreichend viel, dass man mit Schneeschuhen darüber laufen könnte", sagt Piqueux. "Wenn man jedoch Skifahren wollte, müsste man in einen Krater oder an einen Abhang gehen, wo sich der Schnee auf einer abschüssigen Oberfläche ansammeln könnte."

Der auf dem Mars aus Wasser entstehende Schnee sammelt sich nicht an. Die kalten Temperaturen und die dünne Atmosphäre sorgen dafür, dass sich herabfallende Wasserschneeflocken in Gas verwandeln, bevor sie den Boden erreichen.

Das ganzjährige Eis am Südpol des Mars hebt sich von den farbigen Wänden der Gruben mit flachem Boden ab. Die kleinste dieser Gruben in der Mitte ist so groß wie ein Stadion auf der Erde. NASA / JPL-Caltech / Universität von Arizona.

Obwohl die NASA weiß, dass es auf dem Mars schneit, hat sie die fallenden Flocken noch nie fotografiert. Orbiter können nicht durch die dichten Wolken des Planeten sehen, um solche Bilder aufzunehmen, und Roboter auf dem Boden können die kältesten Extrema des Planeten nicht überstehen. Doch das sind die Orte, an denen der Schnee auf dem Mars fällt - in den kalten Gebieten im Schatten der Wolken, an den Polen und in der Nacht.

In Ermangelung von beweisenden Fotos hat die NASA andere Methoden verwendet, um den fallenden Schnee auf dem Mars zu finden und zu untersuchen. Im Jahr 2008 hat die NASA-Raumsonde Phoenix einen Laserstrahl in die Atmosphäre geschickt und die von den Wolken und Schneeflocken zurückgestreuten Signale gemessen. "Im Grunde genommen leuchtet man den Himmel aus und kann sehen, wenn Schnee fällt", sagt Piqueux in einem Video (siehe unten). Außerdem hat der Mars Erkundungs-Satellit, der das Wetter im infraroten und sichtbaren Licht untersucht, fallenden Trockeneisschnee entdeckt.

Diese "Megadünen" oder Barchane (Sicheldünen) sind mit Kohlendioxid-Frost und Eis bedeckt. Wenn das Eis sublimiert, werden Bereiche mit dunklerem Sand sichtbar. NASA / JPL-Caltech / Universität von Arizona.

Der Frost auf dem Mars ist wunderschön, wie die Bilder der NASA beweisen. Darüber hinaus könnte er für künftige menschliche Astronauten auf dem Roten Planeten auch einen praktischen Nutzen haben. Neben der Flüssigkeitszufuhr für extraterrestrische Reisende könnte gefrorenes Wasser auch für die Landwirtschaft oder als Treibstoff für Raumfahrzeuge verwendet werden.

"Der Zugang zu Wasser ist ein wichtiger Faktor für die Erkundung des Weltraums", hat Richard Davis, stellvertretender Direktor für Wissenschaft und Exploration im Science Mission Directorate der NASA, in einem Statement aus dem Jahr 2020 gesagt. Technologische Fortschritte, die es den Menschen ermöglichen, auf fernen Welten 'von der Erde zu leben' und Ressourcen wie Wasser zu nutzen, werden beträchtliche Möglichkeiten eröffnen, unser Universum aus eigner Kraft zu erkunden."

 

 


 *Der vorliegende Artikel von Carlyn Kranking ist unter dem Titel " See the Chilling Beauty of Winter on Mars" https://www.smithsonianmag.com/smart-news/see-the-chilling-beauty-of-winter-on-mars-180981380/ am 4. Jänner 2023 im Smithsonian Magazin erschienen. Der Artikel wurde von der Redaktion möglichst wortgetreu übersetzt.

Smithsonian Institution (Smithsonian, https://www.si.edu/) ist eine bedeutende US-amerikanische Forschungs- und Bildungseinrichtung, die auch zahlreiche Museen, Galerien und den Nationalzoo betreibt. Das Smithsonian stellt seine komplette Sammlung nach und nach in elektronischer Form (2D und teilweise 3D) unter der freien CC-0-Lizenz kostenlos zur Weiterverbreitung zur Verfügung. Das Smithsonian Magazine (aus dem der obige Artikel stammt) bringt eine Fülle faszinierender, leicht verständlicher Artikelaus allen Bereichen der Natur und der Gesellschaften. https://www.smithsonianmag.com/?utm_source=siedu&utm_medium=referral&utm_campaign=home.


 Weiterführende Links

What Is Winter Like on Mars? (NASA Mars News Report Dec. 21, 2022), Video 3:11 min. https://www.youtube.com/watch?v=8gCmVu934Vo&list=PLTiv_XWHnOZpzQKYC6nLf6M9AuBbng_O8.

NASA, Jet Propulsion Laboratory News: https://www.jpl.nasa.gov/news/nasa-explores-a-winter-wonderland-on-mars

National Weather Service: The Planet Mars. https://www.weather.gov/fsd/mars#:~:text=Temperatures%20on%20Mars%20average%20about,lower%20latitudes%20in%20the%20summer.