Wandern im Schneckentempo

Die Forscher entwickelten ein Computermodell um herauszufinden, ob die allgegenwärtigen Mars-Dünen unter Atmosphären-Bedingungen entstehen können, wie sie heute auf dem Mars herrschen, oder ob sie sich während der Frühgeschichte des roten Planeten formten, als die Atmosphäre noch dichter war. Die Dichte der Mars-Lufthülle beträgt nur ein Hundertstel der Dichte der Erdatmosphäre, außerdem ist die Schwerkraft des Mars nur ein Drittel so stark wie die der Erde.

Dem Modell zufolge werden die Sandkörner ab einer bestimmten Windgeschwindigkeit weggeweht und bewegen sich dann auf ballistischen Bahnen. Wenn sie wieder herunterfallen, treffen sie auf andere Körnchen, die daraufhin in die Luft geschleudert werden und ebenfalls vom Wind mitgerissen werden. Allerdings werden die nötigen Geschwindigkeiten nur alle paar Jahre erreicht, wenn ein besonders heftiger Staubsturm auftritt, und dann auch nur für wenige Sekunden. Parteli und Herrmann errechneten, dass eine Düne unter solchen Bedingungen 4.000 Jahre brauchen würde, um einen Meter weiter zu wandern. Es sei also nicht verwunderlich, dass die Mars-Sonden während der vergangenen Jahrzehnte keine sichtbaren Veränderungen an den Sandhaufen feststellen konnten.

Die Form der Marsdünen ist zum Teil sichelförmig, was auf gleichmäßig aus einer Richtung wehende Winde schließen lässt. Andere haben eine tropfenförmige Gestalt – eine Form, die auf der Erde unbekannt ist. Dem Modell der beiden Physiker zufolge können solche Dünen entstehen, wenn der Wind regelmäßig die Richtung um etwa hundert Grad wechselt. Parteli und Herrmann errechneten, dass der Wind jeweils mehrere Tage lang konstant aus einer Richtung wehen müsse, um die beobachteten Formen zu erzeugen. Umgerechnet auf die tatsächlichen Zeiträume, die der Marswind stark genug weht, würde dies einer Periode von 10.000 bis 50.000 Jahren entsprechen.

Interessanterweise wird das Marsklima ebenfalls von einem Rhythmus gesteuert, der ungefähr 50.000 Jahre dauert. Die um 25 Grad geneigte Drehachse des Mars bewegt sich alle 51.000 Jahre einmal im Kreis. Dadurch verändert sich die Lage der beiden Halbkugeln zum Zeitpunkt der nächsten Annäherung des Planeten an die Sonne, dem sogenannten Perihel. Zurzeit brennt die Sonne während dieses Zeitpunkts senkrecht auf den 15. Breitengrad im Süden, was auf der Südhemisphäre zu kurzen, „heißen“ Sommern und häufigen Staubstürmen führt. In 25.000 Jahren wird dagegen die Nordhalbkugel während des Perihels stärker von der Sonne beschienen. Durch diesen Zyklus ändern sich Klimamodellen zufolge auch die vorherrschenden Windrichtungen ? genauso, wie es Parteli und Herrmanns Modell erfordert.