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MARSATMOSPHÄRE
Die Rolle der Wassereis-Wolken
von Stefan Deiters
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18. Juni 2013

Daten der Sonde Mars Reconnaissance Orbiter zeigen, dass die Temperaturen in der Atmosphäre des roten Planeten im Verlauf eines Tages nicht nur einmal ansteigen und wieder sinken, sondern zweimal. Für das regelmäßige Auftreten dieses Phänomens dürften Wassereis-Wolken verantwortlich sein, deren Rolle bislang offenbar unterschätzt wurde.

Mars Climate Sounder

Mit dem Mars Climate Sounder an Bord des Mars Reconnaissance Orbiter wurden die Temperaturen in der Marsatmosphäre gemessen. Bild: NASA/JPL-Caltech

"Wir sehen ein Temperaturmaximum in der Mitte des Tages, allerdings auch ein zweites Maximum kurz nach Mitternacht", erklärt Armin Kleinboehl vom Jet Propulsion Laboratory der NASA, der Erstautor der unlängst in den Geophysical Research Letters vorgestellten Studie. Diese zweimal täglich auftretenden Temperaturschwankungen, die immerhin 32 Grad ausmachen können, wurden mit dem Instrument Mars Climate Sounder an Bord der NASA-Sonde Mars Reconnaissance Orbiter festgestellt.

Die jetzt ausgewerteten Daten des Instruments wurden zu verschiedenen Tages- und Nachtzeiten in ganz unterschiedlichen Regionen des Planeten gewonnen und zeigen, dass das eigentümliche Muster der Temperaturschwankungen das ganze Jahr über und auch überall auf dem Mars zu beobachten ist.

Wissenschaftlicher bezeichnen globale Schwankungen des Windes, der Temperatur oder des Drucks, die sich täglich oder mehrmals täglich wiederholen als "atmosphärische Gezeiten". Sie entstehen nicht durch den gravitativen Einfluss eines anderen Himmelskörpers, sondern durch die wechselnde Erwärmung des Planeten am Tag und in der Nacht.

Atmosphärische Gezeiten lassen sich auch auf der Erde feststellen, beeinflussen aber die Temperaturen in der unteren Atmosphäre nur wenig. In der dünnen Marsatmosphäre, die nur etwa ein Prozent der Erdatmosphäre ausmacht, beeinflussen die kurzzeitigen Temperaturschwankungen allerdings die gesamte Atmosphäre.

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Diese eigentümlichen zweimal täglichen Temperaturvariationen auf dem Mars hatte man bereits in den 1970er Jahren festgestellt, war bislang allerdings davon ausgegangen, dass sie nur in den Zeiten auftreten, in denen es sehr viel Staub in der Marsatmosphäre gibt, da dieser Staub dann durch das Sonnenlicht aufgeheizt wird.

"Wir waren überrascht, als wir dieses starke zweimal tägliche Muster in der Temperatur auch in der staubfreien Marsatmosphäre gesehen haben", so Kleinboehl. "Während die täglichen atmosphärischen Gezeiten als Reaktion auf die Tag-Nacht-Schwankungen der Aufheizung durch die Sonne schon seit Jahrzehnten bekannt sind, kam die Entdeckung der beständigen zweimal täglichen Schwankungen auch außerhalb großer Staubstürme recht unerwartet. Wir haben uns daher gefragt, was wohl dafür verantwortlich sein könnte."

Die Wissenschaftler fanden eine Antwort: Es sind die Wolken aus Wassereis, die sich fast ganzjährig in der Atmosphäre des Mars nachweisen lassen. Über dem Äquator befinden sie sich in einer Höhe zwischen zehn und 30 Kilometern und absorbieren die von der Oberfläche im Tagesverlauf ausgesandte Infrarotstrahlung. Die Wassereis-Wolken sind fast durchsichtig, die Absorption durch diese Wolken führt aber trotzdem jeden Tag zu einer Erwärmung der mittleren Atmosphäre. Klimamodelle, die die Wolken aus Wassereis berücksichtigen, können auch die zweimal täglichen Temperaturschwankungen in der Marsatmosphäre richtig beschreiben.

"Wir stellen uns den Mars immer als kalte und trockene Welt mit wenig Wasser vor, aber in der Marsatmosphäre gibt es mehr Wasserdampf als in den oberen Schichten der Erdatmosphäre", erklärt Kleinboehl. "Man wusste, dass sich Wolken aus Wassereis in kalten Regionen bilden, allerdings wurde die Wirkung dieser Wolken auf die Temperaturverteilung in der Marsatmosphäre nicht berücksichtigt. Wir wissen jetzt, dass wir auch die Wolkenstruktur berücksichtigen müssen, wenn wir die Marsatmosphäre verstehen wollen. Dies ist ganz ähnlich bei wissenschaftlichen Studien über die Erdatmosphäre: Dort muss man auch die Wolken besser verstehen, um ihren Einfluss auf das Klima abschätzen zu können."

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siehe auch
Mission Mars, die astronews.com-Berichterstattung über die Erforschung des roten Planeten
Links im WWW
Mars Reconnaissance Orbiter, Seite der NASA
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