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H2020

ACTIVE_MARS — Ergebnis in Kürze

Project ID: 657452
Gefördert unter: H2020-EU.1.3.2.
Land: Vereinigtes Königreich
Bereich: Weltraum, Grundlagenforschung

Viel los auf der Marsoberfläche

Der Mars ist eine Welt, die pausenlos durch Naturgewalten umgeformt wird. Wanderdünen und hoch aufragende Staubteufel sind die Folge. Neue Forschungsansätze versuchen nun, das Geheimnis aufzuklären, wie das Land ohne viel Wasser Form angenommen hat, und präsentieren außerdem neue Erkenntnisse über das Klima und das Wetter auf dem Roten Planeten.
Viel los auf der Marsoberfläche
Neu veröffentlichte, hochauflösende Bilder stellen für vorherrschende Ansichten über den Mars als geologisch toten Planeten eine echte Herausforderung dar und zeigen stattdessen, dass es auf seiner Oberfläche äußerst rege zugeht. Vom Projekt ACTIVE_MARS angestellte neue Untersuchungen verschaffen wichtige neue Erkenntnisse darüber, wie Wasser über sandige Oberflächen fließt und welchen Beitrag Staubteufel zu mineralischen Aerosolen in der planetarischen Atmosphäre darstellen.

Fließendes Wasser auf dem Mars könnte kochen

Planetenforscher wissen bereits, dass die Oberfläche des Mars Merkmale von Massenumlagerungen wie etwa wandernde Dünen, Rinnen und wiederkehrende Böschungslinien aufweist. Geheimnisvoll bleibt jedoch, wie viel Wasser nötig ist, um diese Merkmale entstehen zu lassen.

Experimente in einer speziellen für die Simulierung atmosphärischer Bedingungen auf dem Mars geeigneten Kammer lassen ahnen, wie auf seiner Oberfläche der Transport von Wasser möglich war, ohne dass es in flüssiger Form vorlag. Dabei wurde der atmosphärische Druck in der Kammer auf den für den Mars normalen Wert von etwa 7 mbar gesenkt und gleichzeitig die Oberflächentemperatur auf 5 bis 24 °C eingestellt.

Da der atmosphärische Druck auf dem Mars im Vergleich zur Erde sehr niedrig ist, kocht Wasser bei weitaus geringeren Temperaturen. „Liegt die Oberflächentemperatur über 0 °C, beginnt das Wasser zu kochen, und wenn sie auf 24 °C ansteigt, beginnt das Wasser auf der Oberfläche zu schweben. Dieser Prozess kann beim Hinunterfließen einer Böschung eine große Menge an Sandkörnern und anderen Sedimenten mitreißen“, erklärt Dr. Jan Raack, Marie-Skłodowska-Curie-Forschungsstipendiat an der Open University und Hauptautor der Studie.

Der Stipendiat vergleicht dieses Phänomen mit dem sogenannten „Leidenfrost-Effekt“, der einfach zu erkennen ist, wenn Wassertropfen eine Masse berühren, die wesentlich heißer als der Siedepunkt der Flüssigkeit ist: Der Wassertropfen schwebt dann auf einem Kissen eines „isolierenden“ Gases, das aus dem Tropfen austritt und verhindert, dass er schnell kocht. Dieser Levitationsmechanismus wäre auch auf dem Mars denkbar. „Erstmalig gehen wir davon aus, dass Sedimentpellets über den Sandflächen des Mars schweben können“, merkt Dr. Raack an.

In Zahlen ausgedrückte Ergebnisse ergaben, dass die Schwebekraft ungefähr siebenmal stärker als auf der Erde ist und auf dem Mars fünfzigmal länger andauern kann. Dadurch können größere Mengen an Sedimenten über längere Strecken transportiert werden. Zudem ergaben Versuche, dass der Levitationseffekt gewaltige Sedimentmengen mit zehnmal weniger Wasser als bisher angenommen bewegen kann. Außerdem wurde mit Hilfe dieses Effekts ungefähr neunmal mehr Sediment eine Böschung hinunterbewegt.

Die Teufel vom Mars

Staubteufel sind kleinräumige vertikale Wirbel, die typischerweise in Wüstengebieten auftreten und aufgrund des vom Boden aufgenommenen Staubs und Schutts sichtbar sind. „Auf dem Mars kommen Staubteufel sehr häufig vor und man nimmt an, dass ein großer Teil des Staubs auf diese Weise in die Atmosphäre des Planeten gelangt“, erklärt Dr. Raack.

Während einer Feldkampagne in einem Wüstengebiet in Marokko nahmen Dr. Raack und seine Kollegen Proben von Körnern, die von zwei Staubteufeln in eine Höhe von bis zu vier Metern Höhe gehoben wurden. Unter der Voraussetzung, dass sich irdische Staubteufel ähnlich wie die auf dem Mars verhalten, wollte das Team mehr über deren innere Struktur, die Art der angehobenen Partikel und die Menge der Partikel herausfinden, die länger in der Atmosphäre bleiben.

„Innerhalb des ersten Meters wurden nahezu alle Sandkörner hochgerissen, was das Vorhandensein einer Sandschürze, also des Unterteils des Staubteufels, mit einer hohen Konzentration an größeren Sandkörnern bestätigt“, sagt Dr. Raack. Das Team fand außerdem heraus, dass etwa 60 bis 70 % aller Feinstaubpartikel (kleiner als 31 µm) in der Schwebe zu bleiben scheinen. „Das kann das Klima, das Wetter und die Biogeochemie beider Planeten und auch die Gesundheit der Menschen auf der Erde beeinflussen“, ergänzt Dr. Raack.

Massenbewegungen und Staubteufel sind dramatische Anzeichen der dynamischen Natur des Roten Planeten. ACTIVE_MARS leistete Pionierarbeit bei der Analyse der geologischen Aktivität des Planeten und lieferte mögliche Antworten auf altbekannte Fragen.

Schlüsselwörter

ACTIVE_MARS, Mars, Wasser, Oberfläche, Staubteufel, Roter Planet, Kochen, Schweben, Massenumlagerungen, Massenbewegungen
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