Wie die Flecken auf den Mars kommen
Kreislauf aus gefrierendem und sublimierendem Kohlendioxid ist für die ungewöhnlichen Strukturen am Südpol verantwortlich
Am Südpol des Mars findet jedes Frühjahr ein beeindruckendes Schauspiel statt: Wenn die Sonne die Eisschichten der Polkappe nach dem kalten Winter zum ersten Mal erwärmt, beginnen dort überall, Geysire aus Kohlendioxid und dunklem, sandartigem Staub in die Höhe zu schießen. Dieser Staub fällt anschließend zu Boden und bildet dort auffällige dunkle Flecken und fächerförmige Strukturen. Das schließen Astronomen um Philip Christensen von der Staatsuniversität von Arizona in Tempe aus neuen Daten der Sonde Mars Odyssey. Mit dieser Entdeckung können die Forscher erstmals erklären, wie die bislang rätselhaften Markierungen entstehen und warum sie nur für einen Zeitraum von drei bis vier Monaten während des Mars-Frühjahrs zu sehen sind.
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Jedes Frühjahr tauchen in der aus Wassereis und gefrorenem Kohlendioxid bestehenden Eiskappe am Mars-Südpol bis zu fünfzig Meter breite, dunkle Flecken auf, die von fächerartigen Gebilden und sternförmigen Kanalsystemen umgeben sind. Bislang hatten Wissenschaftler angenommen, es handele sich bei diesen Strukturen um Bereiche, in denen die Sonne das Eis bereits abgetaut hat und der dunklere Marsboden zu sehen ist. Doch die dunklen Stellen sind genauso kalt wie das sie umgebende Eis, zeigten die neuen Daten. Außerdem bilden sie sich extrem schnell: Innerhalb von nur wenigen Tagen, nachdem die ersten Sonnenstrahlen des Frühlings auf das Eis gefallen waren, tauchten bereits zahlreiche Flecken auf, beobachteten die Forscher.
Der Grundstein für die Fleckenbildung wird daher nach Ansicht der Wissenschaftler bereits im kalten Marswinter gelegt, wenn die Temperaturen so niedrig sind, dass das Kohlendioxid der dünnen Marsatmosphäre gefriert und auf das permanente Eis der Polkappe rieselt. Im Lauf des Winters bildet sich aus dem feinen Trockeneis dann eine dichtere, halbtransparente Eisschicht. Gleichzeitig sinken eingeschlossene Staub- und Sandpartikel nach unten und lagern sich als dunkle Schicht unter der oberen Eisdecke ab. Fällt nun Sonnenlicht durch das Eis auf diese dunklen Partikel, erwärmen sie sich und lassen das Kohlendioxideis um sich herum gasförmig werden. Dabei steigt der Druck unter der Eisschicht an, bis das Material ihm schließlich nicht mehr standhalten kann und an seinen schwächsten Stellen bricht.
Aus den Öffnungen strömt dann das angestaute Gas mit einer hohen Geschwindigkeit heraus und reißt dabei Staub und Sand mit in die Höhe. Die schwersten dieser Partikel fallen direkt an der Öffnung zu Boden, wo sie die sichtbaren Flecken bilden. Die leichteren Teilchen hingegen werden vom Wind erfasst und lagern sich später fächerförmig rund um die Öffnung ab. Die Kanalsysteme schließlich entstehen unter der Eisschicht, wenn das Gas in Richtung der Öffnungen strömt und sich dabei in den Boden gräbt. Erst wenn die obere Eisschicht vollständig verschwunden ist, versiegen die Fontänen wieder – bis zum nächsten Jahr.
Philip Christensen (Staatsuniversität von Arizona, Tempe) et al.: Nature, Bd. 442, S. 793
ddp/wissenschaft.de – Ilka Lehnen-Beyel
