Mars: Taumelnde Achse verteilte Poleis

Auf dem Mars gibt es auch heute noch Wasser – als Wassereis an den Polen des Roten Planeten. Doch woher stammt dieses Wasser? Neue Daten der Sonde Mars Express haben jetzt gezeigt, dass die Umlaufbahn des Planeten eine wichtige Rolle für die Ablagerung des Wassers am marsianischen Südpol spielte.

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Bereits am Beginn der Mars Express Mission der ESA hatte das Omega-Spektrometer (Visible and Infrared Mineralogical Mapping Spectrometer) an Bord der Sonde bisher unerkannte Wasserschichten im geschichteten Gelände der Marspole entdeckt. Die Daten deuten auch auf eine nicht weit zurückliegende glaziale Aktivität hin. Aber erst jetzt haben die Planetenforscher mithilfe neuer Messdaten und computer-generierter Klimamodelle des Mars eine Erklärung für die Bildung dieser Ablagerungen und ihr Alter gefunden.

Wassereisentstehung bisher ungeklärt

Die spektrometrischen Messwerte zeigen, dass die Ablagerungen am Südpol des Mars aus einer Abfolge von drei Eistypen bestehen: Wassereis gemischt mit Kohlendioxideis, kilometergroßen Bereichen von reinem Wassereis und Ablagerungen mit einer dünnen Schicht von reinem Kohlendioxideis. Während das gemischte Eis den bisher bestehenden Theorien entspricht, nach denen das Kohlendioxid das Wassereis einfängt, gaben die beiden anderen Eistypen den Forschern Rätsel auf. Denn es war unklar, welcher Mechanismus dafür sorgte, dass das Wassereis sich angesammelt hat und vor allem dass es über lange Zeiträume hinweg konserviert worden ist.

Franck Montmessin vom Service d’Aéronomie du CNRS/IPSL in Frankreich und seine Kollegen entdeckten den Zusammenhang zwischen Eisablagerungen und Präzession, als sie in ihrem Klimamodell des Mars die Zeit zurückdrehten. Dabei wurde auch die aus astronomischen Daten hervorgehende Präzession miteingerechnet. Als Präzession bezeichnen Astronomen das „Taumeln“ der Rotationsachse eines Planeten, ähnlich wie ein taumelnder Kreisel.

Zeitreise per Klimamodell

Vergleich der Wassereis-Ansammlung in zwei verschiedenen Perioden. © OMEGA team - F.Montmessin - Service d'Aéronomie du CNRS - IPSL

Zunächst reisten die Forscher mit ihrer „Klimazeitmaschine“ 21.000 Jahre zurück. Zu dieser Zeit war der Mars so geneigt, dass er der Sonne seine Nordhalbkugel zuwendete – genau umgekehrt zu seiner heutigen Stellung. Das Wasser am Mars-Nordpol verdunstete in dieser Periode leicht, verteilte sich in der Atmosphäre und setzte sich dann am sonnenabgewandten Südpol als Eis wieder ab. Bis zu einem Millimeter Wassereis wurde auf diese Weise jedes Jahr am Südpol abgelagert. Nach rund 10.000 Jahren erreichte die Eisschicht immerhin sechs Meter Dicke. Dann jedoch änderte sich die Präzession und die Rotationsachse des Roten Planeten begann langsam, in Richtung auf ihre heutige Position zu wandern.

„Eisschaukel“ verteilt Poleis

Als Folge begann das Wassereis am Südpol langsam instabil zu werden und zu verdunsten. Der Prozess kehrte sich um und der Nordpol sammelte immer mehr Eis an. Doch vor rund 1.000 Jahren wurde dieser Prozess plötzlich durchbrochen – wodurch genau wissen die Astronomen noch nicht. Eine Schicht von Kohlendioxideis bildete sich auf den Südpolablagerungen und verhinderte eine weitere Abnahme des Wassereises.

„Wir glauben, dass die Wassereis-Ablagerungen zwischen Nord- und Südpol des Mars hin- und herspringen“, erklärt Montmessin das Verhalten des Wassereises. „Sie bilden Zyklen von jeweils 51.000 Jahren, einer Zeitspanne, die derjenigen der Präzession des Mars entspricht.“

(ESA, 17.07.2007 – NPO)