Wolkenkeime aus dem All: Bisher war unbekannt, woher die Eiswolken hoch in der Marsatmosphäre kommen. Jetzt könnten Forscher dieses Rätsel gelöst haben. Demnach stammen die Kondensationskeime für diese Wolken nicht von der Marsoberfläche, sondern aus dem All. Der Staub zerfallender Meteore liefert offenbar die Partikel, an denen sich diese Eiswolken bilden, wie die Wissenschaftler im Fachmagazin „Nature Geoscience“ berichten.
Trotz seiner dünnen Atmosphäre hat auch der Mars einige erdähnliche Wetterphänomene, darunter Staubstürme, Schnee und dünne, hohe Wolken aus Eiskristallen. Doch diese Eiswolken in 30 bis 60 Kilometern Höhe geben Planetenforschern Rätsel auf. Der Grund: „Wolken bilden sich nicht einfach von selbst“, erklärt Erstautorin Victoria Hartwick von der University of Colorado in Boulder. „Sie benötigen etwas, an dem sie kondensieren können.“
Meteorstaub als Kondensationskeime?
Doch im Falle der Eiswolken schien es bislang keine passenden Kondensationskeime zu geben: Staub von der Marsoberfläche kommt nicht viel höher als rund 25 Kilometer, weil die Atmosphäre zu dünn ist, um die Partikel zu tragen. Und so weit oben in der Gashülle scheint es auch sonst an geeigneten Partikeln zu fehlen. Aber das täuscht, wie Hartwick und ihr Team nun demonstrieren. Denn der Mars bekommt die nötigen Partikel von außerhalb – aus dem All.
Ausgangspunkt dieser Entdeckung waren Daten der NASA-Marssonde MAVEN. Diese hatte bereits festgestellt, dass es in 80 bis 90 Kilometer Höhe über der Marsoberfläche eine Schicht aus feinem Meteorstaub gibt. Diese winzigen Partikel entstehen, wenn Meteore in der Atmosphäre zerrieben und zerstört werden. „Dieser Meteor-Rauch repräsentiert demnach eine reichliche und wahrscheinliche Quelle von Keimen für die Wolkenbildung in großen Höhen“, konstatieren Hartwick und ihre Kollegen.
Ähnlich wie leuchtende Nachtwolken der Erde
Aber ist dieser Meteorstaub auch der Urheber der Marswolken? Das haben die Wissenschaftler mithilfe einer Modellsimulation der Marsatmosphäre überprüft. Das Ergebnis: „Unser Modell konnte vorher keine Wolken in diesen Höhen bilden“, berichtet Hartwick. „Aber jetzt, mit dem Meteorstaub, sind sie alle da und in den richtigen Bereichen.“
Interessant daran: Die marsianischen Eiswolken entstehen bevorzugt in der oberen Atmosphäre der Polargebiete, wie die Simulationen ergaben. An den Polen sammelt sich demnach ein Großteil des Meteorstaubs, weil die Strömungen der Marsatmosphäre ihn dorthin transportieren. Damit ähneln die hohen Eiswolken des Mars auffallend einem irdischen Phänomen: den leuchtenden Nachtwolken. Denn auch diese silbrig schimmernden Eiswolken beruhen teilweise auf Meteorpartikeln als Kondensationskeimen, so die Forscher.
„Heizung“ für den jungen Mars?
„Wir sind es gewohnt, Erde, Mars und andere Himmelskörper als selbstgenügsame Planeten zu sehen, die ihr Klima selbst bestimmen“, sagt Hartwick. „Aber das Klima ist nicht unabhängig vom umgebenden Sonnensystem.“ Das gelte auch für den Mars: Die vom Meteorstaub hervorgerufenen Eiswolken haben durchaus einen Einfluss auf das marsianische Klima. Die Wolken erwärmen die Atmosphäre um bis zu zehn Grad, schwächen den Tag-Nacht-Temperaturunterschied und beeinflussen auch die atmosphärische Zirkulation des Mars, wie die Forscher berichten.
Noch stärker könnte der Einfluss dieser Wolken aber in der Vergangenheit des Mars gewesen sein: „Mehr und mehr Klimamodelle stellen fest, dass das vergangene Klima des Planeten in der Zeit, als noch Flüsse auf seiner Oberfläche strömten, von solchen hohen Wolken erwärmt wurde“, sagt Hartwicks Kollege Brian Toon. Entsprechend wichtig sei es, die marsianischen Eiswolken und ihre Bildungsbedingungen in solchen Modellen zu berücksichtigen. (Nature Geoscience, 2019; doi: 10.1038/s41561-019-0379-6)
Quelle: University of Colorado at Boulder
