Der Sonnenwind ist möglicherweise schuld am dramatischen Schwund der Marsatmosphäre im Laufe der Jahrmillionen. In Wechselwirkung mit regionalen Magnetfeldern lässt er Magnetblasen entstehen, die ganze Gaspakete einfangen, aus der Atmosphäre reißen und ins All hinaus tragen.
Vor Milliarden von Jahren hatte der Mars eine deutlich dichtere Atmosphäre als heute. Alte Flussbetten und Seeböden zeugen von wärmeren und feuchteren Zeiten, die nur möglich gewesen sein können, wenn eine dichtere Kohlendioxidhülle das Verdunsten des Wassers ins All verhinderte. Heute jedoch liegt der atmosphärische Druck des Mars bei gerade einmal einem Prozent des irdischen. Ein Glas Wasser auf dem Roten Planeten würde daher sofort heftig aufkochen und verdampfen.
Sonnenwind oder Meteorit?
Aber wie verschwand die Marsatmosphäre? Warum ist sie heute so ausgedünnt? Hypothesen dazu gibt es viele. Sie reichen von einem Meteoriteneinschlag, der die Lufthülle in einem einzigen katastrophalen Ereignis wegsprengte bis zu Szenarien einer langsamen, allmählichen Erosion durch den Sonnenwind, einer Art „Wegspülen“ durch die geladenen kosmischen Teilchen.
David Brain von der Universität von Kalifornien in Berkeley hat nun noch eine weitere Möglichkeit entdeckt. Sie basiert auf Magnetfeld-Daten der inzwischen stillgelegten NASA-Sonde Mars Global Surveyor. 1998 hatten ihre Messungen enthüllt, dass der Mars kein globales Magnetfeld, sondern lokale Felder mit Strukturen ähnlich magnetischen „Regenschirmen“ besitzt, die von der Oberfläche aus bis über die Marsatmosphäre hinaus reichen. Mehrere Dutzend dieser Magnetschirme bedecken insgesamt rund 40 Prozent der Planetenoberfläche, vorwiegend auf der Südhalbkugel.
Gasverlust an Magnetschirmen
Lange Zeit vermuteten Wissenschaftler, dass diese Schirme auch die unter ihnen liegende Atmosphäre – beispielsweise vor der Erosion durch den Sonnenwind – schützen. Doch als Brain die Daten der mehr als 25.00 Umkreisungen der Sonde sichtete, stieß er auf einen Orbit, in dem die Sonde zufällig genau durch den oberen Teil eines solchen Magnetschirms geflogen war. Ihre Instrumente registrierten dabei Überraschendes: Das Magnetfeld des Sonnenwinds löste nicht nur Turbulenzen im Magnetschirm aus, sondern führte auch dazu, dass sich Teile beider Felder verbanden.
Was dann geschieht, verraten die Daten nicht genau, möglich wäre jedoch, dass die Turbulenzen den Verlust von Gas aus der Atmosphäre verstärken und fördern. „Die vereinten Felder wickelten sich um ein Gaspaket aus der obersten Schicht der Marsatmosphäre und bildeten eine rund tausend Kilometer große magnetische Blase mit ionisierter Luft in ihrem Inneren“, so Brain. „Der Sonnenwind löste diese Magnetblase ab und wehte sie davon und damit auch einen Teil der Marsatmosphäre.“
Klärung durch zukünftige Marsmissionen erhofft
Nach dieser Entdeckung fand Brain in den Daten noch ein Dutzend weitere Bespiele für eine solche Blasenbildung. „Wir sind noch nicht sicher wie oft sich solche Plasmoide bilden oder wie viel Gas jedes enthält”, so Brain. Da die Marssonde Global Surveyor bei ihren Messungen zwar Elektronen registrierte, nicht aber schwerere Ionen, die einen Großteil des Sonnenwinds ausmachen, fehlen zurzeit noch Daten um das Szenario eindeutig zu belegen.
Der Forscher hofft daher auf zukünftige Marsmissionen, die genau diese Belege liefern könnten. Ob der Sonnenwind tatsächlich die Marsatmosphäre auf dem Gewissen hat, wird sich wohl frühestens im Jahr 2013 klären lassen, dann soll eine NASA-Sonde zum Mars starten, die gezielt die obere Atmosphäre untersuchen wird.
(NASA, 03.12.2008 – NPO)
