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Luftströmungen verraten das Klima auf dem Mars

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Baku, den 4. Oktober (AZERTAG). Aus Daten über unseren Nachbarplaneten wollen Forscher mehr darüber lernen, wie seine Atmosphäre funktioniert. Im kommenden Monat will die US-Weltraumbehörde Nasa eine neue Sonde zum Mars schicken.

Einst sah es auf dem Mars wahrscheinlich so aus, wie heute im Yellowstone-Nationalpark der USA. Aus Erdspalten dampften schwefelige Gase, vielleicht spritzen Geysire ihre Fontänen in die Luft. Ein solches Bild zeichnen zumindest Wissenschaftler der amerikanischen Raumfahrtagentur Nasa und des Museum of Natural History in London. In „Nature“ berichten sie, dass sie auf dem Mars Überreste eines bislang unbekannten Netzwerks von Vulkanen entdeckt haben. Sie präsentieren Aufnahmen aus dem nördlichen Hochland des Roten Planeten, in der bislang keiner Spuren vulkanischer Aktivität entdeckt hatte. Mindestens einen Supervulkan habe es dort gegeben, schreiben sie. Zudem hätten sie Hinweise auf mehrere weitere gefunden, die früher riesige Aschewolken und Lava in die Luft geschleudert hatten. Solche Eruptionen hätten auch das Klima und die Atmosphäre des Planeten beeinflussen können.

Spektakuläre Funden wie diese Vulkane zeigen, wie viel es auf dem Mars noch zu entdecken gibt. Deshalb will die Nasa im kommenden Monat eine völlig neue Sonde zum Mars schicken. Nach Spähern in der Umlaufbahn, stationären Landern an den Polen und mobilen Rovern soll eine Sonde durch die oberen Schichten der Atmosphäre des Roten Planeten fliegen. Dabei soll sie sich der Oberfläche auf bis zu 125 Kilometer nähern, Proben der Atmosphäre einfangen und sie untersuchen.

„Maven“, kurz für „Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN“, wird die Mission genannt. Es geht um die Klimageschichte unseres Nachbarplaneten. Denn mindestens genauso interessant wie seine Oberfläche und die Suche nach Wasser und Leben auf seinem Boden, ist seine Atmosphäre. Bisherige Raumsonden haben in Umlaufbahnen des Planeten bereits eine atmosphärische Besonderheit nachgewiesen, die auch auf der Erde existieren: die sogenannten Schwerewellen.

An der Entdeckung dieses Phänomens ist Europas Weltraumagentur beteiligt. 2003 hat die Esa die Sonde „MarsExpress“ auf zum Roten Planeten geschickt. Und nun hat das „OMEGA-Spektrometer spektakuläre Daten geliefert. Das Spektrometer soll die Mineralogie, Wasser, Eis und die geologische Aktivität auf dem Mars untersuchen – und lieferte jetzt die ersten eindeutigen Beweise dafür, dass es Schwerewellen in der Atmosphäre des Mars gibt. Als Schwerewellen bezeichnen Forscher alle Arten von atmosphärischen Wellen, für die die rücktreibende Kraft die Schwerkraft ist. Dabei heißt rücktreibend, dass die Anziehung des entsprechenden Himmelskörpers die Luftmassen hinunter Richtung Boden zieht.

Berge lassen Schwerewellen entstehen - Das hört sich etwas kompliziert an, ist aber leicht zu verstehen, wenn man sich die Atmosphäre der Erde vorstellt. Windmassen streichen hier über Berge. Sie werden auf ihrem Weg über die Gipfel zunächst angehoben. Wegen der Schwerkraft fallen sie nach Überqueren des Bergmassivs aber zurück in ihre Ausgangslage. Zumindest fast. Denn aufgrund der Geschwindigkeit und der plötzlich auftretenden Anziehung hängen die Luftmassen hinter dem Gipfel des Berges häufig tiefer als vor dem Hindernis. In diesen niedrigeren Höhen werden sie aber durch die von der Erdoberfläche reflektierte Wärme schnell aufgeheizt und steigen wieder auf. So entstehen Schwerewellen – nicht nur auf der Erde, sondern auch auf dem Mars.

Luftmassen heben und senken sich. Da es sich dabei um Luftbewegungen handelt, ist es naturgemäß schwierig, sie optisch nachzuweisen. Mit Radiowellen ist dies jedoch möglich. Dazu nutzen Wissenschaftler Radiowellen, die ohnehin von der Sonde „MarsExpress“ Richtung Erde geschickt werden. Kurz bevor die Sonde – von der Erde aus gesehen – hinter dem Planetenhorizont verschwindet, durchqueren ihre Radiowellen die Atmosphäre und werden von dieser gebeugt.

Aufgrund dieser Beugung gewinnen die Forscher Informationen über die Dichte und die Temperatur. „Wir erhalten diese Daten in einer sehr hohen Auflösung“, sagt die Kölner Physikerin Silvia Tellmann vom Rheinischen Institut für Umweltforschung (RIU) der Universität Köln. „Sie liefern uns Anhaltspunkte über minimale atmosphärische Schwankungen, die von Schwerewellen hervorgerufen werden.“

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