Der Mars gilt bisher als extrem trocken und daher auch als weitgehend wolkenlos. Doch neue Daten der ESA-Sonde Mars Express haben die Planetenforscher nun eines Besseren belehrt: Messungen zeigen Kohlendioxidwolken, die sogar dicht genug sind, um Schatten auf die Oberfläche des Roten Planeten zu werfen.
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Die Atmosphäre des Mars ist dünn, trocken und besteht zum größten Teil aus Kohlendioxid. für einen Astronauten auf der Oberfläche erscheint der Himmel daher meist klar und leicht rötlich. Doch jetzt hat ein Team französischer Astronomen mithilfe des OMEGA Visible and Infrared Mineralogical Mapping Spectrometer Instrument an Bord der Raumsonde Mars Express erstmals nachgewiesen, dass es in der oberen Atmosphäre des Mars tatsächlich Eiswolken gibt – und das diese deutlich dichter sind als angenommen.
„Dies ist das erste Mal, dass Kohlendioxid-Eiswolken auf dem Mars beobachtet und von oben eindeutig identifiziert worden sind”, erklärt Franck Montmessin vom Service d’Aeronomie der Universität von Versailles (UVSQ). „Das ist bedeutsam, da die Aufnahmen uns nicht nur ihre Form, sondern auch ihre Größe und Dichte verraten.“
Wolken dicker und größer als erwartet
Erste Hinweise auf das Vorhandensein von Wolken gaben zwar vorher schon andere, indirekte Messungen, aber direkte Aufnahmen existierten nicht. Die alten Daten des Ultraviolett- und Infrarot- Spektrometers SPICAM deuten darauf hin, dass Wolken in großer Höhe nicht sehr dick sein können und aus sehr kleinen Eispartikeln bestehen müssen. Doch die neuen Daten widersprechen dem eindeutig:
Sie liegen nicht nur überraschend hoch – mehr als 80 Kilometer über der Marsoberfläche – sondern erreichen auch Ausdehnungen von mehreren hundert Kilometern. Zudem sind sie sehr viel dicker als erwartet. Anstelle den schleierartigen Eiswolken auf der Erde zu ähneln, gleichen sie vielmehr den dicken, hoch aufragenden Wolkentürmen der durch aufsteigende Warmluft entstehenden Konvektionswolken.
Zehn Grad kühler im Wolkenschatten
Noch überraschender aber war die Tatsache, dass die neu entdeckten Wolken aus relativ großen Teilchen bestehen. Mehr als ein Mikrometer messen die Eispartikel im Durchmesser, eine Größe, mit der sie normalerweise sich nicht lange in der oberen Atmosphäre halten könnten bevor sie wieder zu Boden sinken. Gleichzeitig sind sie auch deutlich dichter als angenommen.
„Die Wolken, die OMEGA aufgenommen hat, können die Helligkeit der Sonneneinstrahlung um bis zu 40 Prozent reduzieren“, so Montmessin. „Das bedeutet dass sie einen ziemlich dichten Schatten werfen und damit einen messbaren Effekt auf die lokalen Bodentemperaturen haben. Im Schatten kann es bis zu zehn Grad kühler sein als in seiner Umgebung, und das wiederum beeinflusst das lokale Wetter, vor allem die Winde.“
Tag-Nacht-Schwankungen als Ursache?
Da die CO2-Wolken bisher hauptsächlich in äquatorialen Regionen gesichtet wurden, vermutet das Forscherteam, dass die ungewöhnlich Form der Wolken und ihre großen Eiskristalle durch die extremen Temperaturschwankungen im Tagesverlauf zu erklären sein könnten. „Die kalten Nachttemperaturen und die relativ hohen Tagestemperaturen verursachen große diurnale Wellen in der Atmosphäre“, erklärt Montmessin. „Das bedeutet, dass es ein Potenzial für eine großräumige Konvektion gibt, vor allem wenn die Morgensonne den Boden erwärmt.“
Dann steigt warmes CO2-Gas vom Untergrund auf und kühlt dabei gleichzeitig wieder ab. In größerer Höhe wird es so kalt, dass das CO2 kondensiert und Eiskristalle sich bilden. Bei diesem Prozess wird latente Wärme frei, die den „CO2-Fahrstuhl“ weiter antreibt und Gas und Eiskristalle noch weiter nach oben transportiert.
„Diese Entdeckung ist wichtig, wenn es um das vergangene Klima auf dem Mars geht“, so der Astronom. „Der Planet scheint vor Milliarden von Jahren sehr viel wärmer gewesen zu sein und eine Theorie geht davon aus, dass er damals von CO2-Wolken eingehüllt war. Wir können unsere Untersuchungen der heutigen Bedingungen nun dazu nutzen, um die Rolle solcher hoher Wolken für die globale Erwärmung des Mars zu erkunden.“
(ESA, 18.01.2008 – NPO)
