Marsgletscher fließen bis heute

Alles fließt: Wie die irdischen Gletscher ist auch das Kohlendioxid-Eis am Südpol des Roten Planeten in Bewegung – und dies anders als bisher gedacht. Denn statt sich nur durch Ausgasen und Ablagern zu verändern, fließen die dicken Trockeneisschichten langsam zu Tal wie die großen Eisströme der Erde. Darauf deuten Aufnahmen von Marssonden und geophysikalische Modelle hin. Der längste dieser Südpol-Gletscher ist 200 Kilometer lang.

Auf dem heute trockenen und kalten Mars gibt es große Mengen an Wassereis und gefrorenem Kohlendioxid. Ein Teil dieser Eisvorkommen liegt in Form von Gletscherrelikten im Untergrund verborgen, ein weiterer Teil sammelt sich in den Eiskappen der beiden marsianischen Pole. Bisher gingen Forscher davon aus, dass die kilometerdicken Schichten aus Wassereis und CO2-Eis durch Ablagerung dieser Eise direkt aus der Atmosphäre entstanden sind – und sich auch später nur durch Sublimation und Kondensation veränderten.

„Diese CO2-Gletscher haben genügend Masse, um nach dem Ausgasen den Atmosphärendruck des Mars zu verdoppeln“, erklärt Smith. Gängiger Annahme nach entstanden diese Eisablagerungen vor rund 600.000 Jahren und sind seither durch Sublimation mehrfach gewachsen und geschrumpft.

Eis-Senken widersprechen Theorie

Doch dem widersprechen nun neue Erkenntnisse, die ein Team um Isaac Smith vom Planetary Science Institute gewonnen hat. Das Team hat Daten und Radaraufnahmen der Trockeneisvorkommen am Mars-Südpol ausgewertet und mithilfe eines speziell an die Marsbedingungen angepassten physikalischen Eismodells untersucht, ob und wie sich dieses CO2-Eis bewegen kann.

Die Analysen ergaben, dass die Verteilung der Trockeneisschichten am Mars-Südpol nicht zu den gängigen Szenarien passen: „Wenn das Eis sich nur durch Sublimation verändert hätte, dann dürften die dicksten Schichten nur rund 45 Meter dick sein“, so Smith. „Das CO2-Eis wäre viel gleichmäßiger verteilt und dünner.“ Zudem müsste sich das meiste CO2-Eis dann in den oberen Lagen der Eiskappe befinden. Stattdessen zeige die Radaraufnahmen jedoch, dass sich in den Senken der Südpolregion bis zu einen Kilometer dicke Trockeneisvorkommen angesammelt haben.

100-mal schneller als Wassereis

Wie diese Eismassen dorthin kommen konnten, enthüllten die Modellsimulationen. Demnach kann sich das CO2-Eis auf dem Mars trotz der Kälte und dünnen Atmosphäre fließend bewegen – wie die irdischen Wassereisgletscher. Den Daten zufolge bleibt Wassereis unter den Marsbedingungen nahezu unbeweglich, nicht aber das Trockeneis: Dieses fließt an steileren Hängen rund 100-mal schneller als das Wassereis. „Die CO2-Eis-Vorkommen am Mars-Südpol fließen wahrscheinlich bis heute“, so Smith.

Dieses Fließen erkläre, warum sich vor allem in den Senken so viel Trockeneis gesammelt habe. „Wir zeigen, dass die Hänge der südpolaren Eiskappe den Gletscherstrom in diese Becken lenkte, wo das CO2-Eis dann spätere Perioden wärmeren Klimas überdauern konnte“, sagt Smith. „Die Fließraten waren dabei vermutlich vor rund 400.000 Jahren – auf dem Höhepunkt der Ablagerung – am höchsten. Heute sind wir in einer eher langsamen Phase des Eisflusses.“

Risse und Kompressionsrücken

Für ein solches Fließen des marsianischen CO2-Eises sprechen auch einige in den Radaraufnahmen sichtbare Formationen an der Oberfläche der CO2-Gletscher. Dazu gehören Risse und Kompressionsrücken, die stark den typischen Merkmalen von fließenden Gletschern auf der der Erde ähneln. Damit ist der Mars neben der Erde und dem Zwergplaneten Pluto der dritte Himmelskörper im Sonnensystem, für den aktiv fließende Gletscher nachgewiesen sind. (Journal of Geophysical Research: Planets, 2022; doi: 10.1029/2022JE007193)

Quelle: Planetary Science Institute