MARS
Verlust der Atmosphäre durch Sonnenwind
von Stefan Deiters
astronews.com
6. November 2015

Wie wurde der Mars von einer deutlich wärmeren und feuchten Welt zu dem lebensunfreundlichen Planeten, den wir heute kennen? Die NASA-Sonde MAVEN könnte nun einen entscheidenden Hinweis gefunden haben: Sie hat die Rate gemessen, mit der der Sonnenwind Gas aus der Marsatmosphäre ins All beschleunigt. Dieser Verlust steigt bei Sonnenstürmen dramatisch an.

Besonders bei Sonnenstürmen verliert die Atmosphäre des Mars mit einer hohen Rate Gas ins All (künstlerische Darstellung). Bild: NASA/GSFC [Großansicht]

"Der Mars schien einmal eine dicke Atmosphäre gehabt zu haben und warm genug gewesen zu sein, damit flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche existierten konnte", so John Grunsfeld, der für das Wissenschaftsprogramm der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA zuständige Administrator. "Flüssiges Wasser ist die entscheidende Zutat für Leben, wie wir es kennen. Etwas darüber zu lernen, was mit der Marsatmosphäre passiert ist, sollte uns auch etwas über die Dynamik und Entwicklung anderer Planetenatmosphären verraten."

Die Suche nach dem Grund dafür, dass aus einem Planeten, auf dem es theoretisch einmal mikrobakterielles Leben gegeben haben könnte, eine Welt wurde, auf der das nicht mehr vorstellbar ist, sei, so Grunsfeld, eine der entscheidenden Fragen, die das Mars-Programm der NASA beantworten will. Dabei könnten die Wissenschaftler dank jetzt vorgestellter Daten der NASA-Sonde Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) nun einen entscheidenden Schritt vorangekommen sein.

Die Messungen der Sonde ergaben, dass durch den Sonnenwind in jeder Sekunde etwa 100 Gramm Gas aus der Marsatmosphäre verlorengehen. "Genau wie der Diebstahl nur weniger Münzen pro Tag aus einer Kasse, wird auch dieser Verlust im Laufe der Zeit signifikant", so Bruce Jakosky von der University of Colorado in Boulder, der verantwortliche Wissenschaftler für MAVEN. "Wir haben gesehen, dass diese Erosion der Atmosphäre bei Sonnenstürmen dramatisch zunimmt, weshalb wir davon ausgehen, dass die Rate vor einigen Milliarden Jahren, als die Sonne jünger und aktiver war, auch deutlich höher lag."

Zudem konnten die Wissenschaftler auch feststellen, dass sich der Gasverlust bei einer Serie von Sonnenstürmen im März 2015 sogar noch beschleunigte. Dies deutet, so die Interpretation des Teams, darauf hin, dass dem Verlust der Marsatmosphäre ins All bei der Veränderung des Marsklimas eine Schlüsselrolle zukommt.

Beim Sonnenwind handelt es sich um einen Strom von Partikeln, die unser Zentralstern mit einer Geschwindigkeit von über einer Million Kilometern pro Stunde ins All bläst. Das Magnetfeld des Sonnenwinds kann beim Passieren des Mars ein elektrisches Feld entstehen lassen, durch das elektrisch geladene Partikel in der oberen Marsatmosphäre beschleunigt und ins All hinauskatapultiert werden.

Beobachtungen von Sonden im Marsorbit und die Untersuchungsergebnisse von Rovern auf der Oberfläche haben immer wieder Hinweise darauf geliefert, dass es einst auf dem Planeten flüssiges Wasser gegeben haben muss und vielleicht sogar einen gewaltigen Ozean. Damit muss der Mars aber früher eine deutlich dichtere Atmosphäre gehabt haben als heute.

"Die Erosion durch Sonnenwind ist ein wichtiger Mechanismus für den Verlust der Atmosphäre und sie spielte eine wichtige Rolle für die Änderung des Klimas auf dem Mars", so Joe Grebowsky, MAVEN-Projektwissenschaftler am NASA Goddard Space Flight Center. "MAVEN untersucht auch andere Verlustprozesse, etwa durch Einschlag von Ionen oder das Entweichen von Wasserstoffatomen - diese werden die Bedeutung des atmosphärischen Verlusts nur noch vergrößern."

Als erste Sonde überhaupt soll MAVEN die Marsatmosphäre und insbesondere den Verlust von Gas und Wasser aus der Atmosphäre untersuchen. Die Sonde wurde im November 2013 gestartet und ist inzwischen rund ein Jahr im Marsorbit aktiv. Die wissenschaftliche Hauptmission endet am 16. November. Über ihre Resultate berichten die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift Science und der Geophysical Research Letters.