Ein schlangenförmiger Staubteufel auf dem Mars

Am 16. Februar 2012 konnte die HiRISE-Kamera an Bord des Mars Reconnaissance Orbiters einen ungewöhnlich geformten Staubteufel auf dem Mars abbilden.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: University of Arizona. Vertont von Peter Rittinger.

NASA, JPL, University of Arizona
Diese Aufnahme eines gewundenen Staubteufels fertigte die HiRISE-Kamera am 16. Februar 2012 an.
(Bild: NASA, JPL, University of Arizona)

Bereits seit dem März 2006 umkreist der von der amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) den Mars und liefert fast täglich neue und immer wieder faszinierende Detailaufnahmen von der Oberfläche unseres äußeren Nachbarplaneten. Die Hauptkamera an Bord des MRO, die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, erreicht mit ihren Aufnahmen dabei eine Auflösung der Planetenoberfläche von bis zu 25 Zentimetern pro Pixel. Durch die Auswertung der Bilder ist es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern unter anderem möglich, Veränderungen auf der Marsoberfläche zu beobachten und näher zu untersuchen.
Am 16. Februar 2012 gelang es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern zum wiederholten Mal, mit der HiRISE-Kamera einen Minitornado, einen sogenannten Staubteufel, “in Aktion” abzubilden. Aufgrund des Schattenwurfes konnte ermittelt werden, dass sich der am Boden etwa 30 Meter durchmessende Minitornado bis in eine Höhe von mehr als 800 Metern erhebt. Somit handelt es sich hierbei um einen für marsianische Verhältnisse eher kleineren Vertreter dieser auch auf der Erde auftretenden atmospärischen Phänomene. Die auf dem Mars auftretenden Minitornados können bei Durchmessern von mehr als einem Kilometer an ihrer Basis durchaus bis in Höhen von 8 bis 10 Kilometern aufsteigen.

NASA, JPL, University of Arizona
Der aktuell beobachtete Staubteufel in einem größeren Kontext. Die hellen Striche zeigen die Spuren früherer Staubteufel. Anhand der Ausrichtung dieser Spuren lässt sich die in diesem Bereich des Mars’ vorherrschende Windrichtung ermitteln.
(Bild: NASA, JPL, University of Arizona)

Das Besondere an diesem Staubteufel ist jedoch seine gewundene Struktur, welche dadurch hervorgerufen wurde, dass in unterschiedlichen Höhen über der Planetenoberfläche unterschiedliche Windströmungen vorherrschten. Die am Boden vorherrschende Windrichtung trieb den Tornado in die südöstliche Richtung. Die auf der Oberfläche hinterlassenen Spuren von weiteren Staubteufeln zeigen, dass dies die in dieser Region vorherrschende Windrichtung ist. In etwa 250 Metern Höhe führte eine aus der westlichen Richtung kommende Luftströmung jedoch dazu, dass der hier abgebildete Staubteufel ab dieser Höhe einen “Bogen” in die östliche Richtung schlug.

Die auf dem Mars zu beobachtenden Staubteufel bilden sich auf die gleiche Art und Weise wie auch auf der Erde. Durch die Sonneneinstrahlung wird die Planetenoberfläche auf einen Temperaturwert aufgeheizt, welcher über der Temperatur der bodennahen Luftschicht liegt. Daraufhin gibt der Boden Wärme an die direkt über der Oberfläche befindliche Luft ab, welche dadurch bedingt nach oben steigt. Dabei durchdringt die erwärmte Luft weiter oberhalb der Oberfläche befindliche Zonen kühlerer Luft, welche in Richtung Planetenoberfläche absinkt. Die verschiedenen Luftströmungen bilden Konvektionszellen und werden dabei in eine Rotationsbewegung versetzt.

Diese Luftzirkulation verfügt über genügend Kraft, um den auf der Oberfläche abgelagerten Sand in Bewegung zu versetzen. Sandpartikel, welche dabei über den Boden scheuern, wirbeln nur wenige Mikrometer durchmessende Staubpartikel auf und die zentrale Säule der warmen, aufsteigenden Luftmassen hebt diesen Staub weiter nach oben. Durch horizontale, oberflächennahe Winde wird die so entstandene Staubsäule in eine Vorwärtsbewegung versetzt.

Frühere, auf Fotoaufnahmen von verschiedenen Orbiter- und Oberflächenmissionen basierende Untersuchungen haben ergeben, dass sich die Staubteufel auf dem Mars mit Geschwindigkeiten von teilweise deutlich über 100 Kilometern pro Stunde fortbewegen können.

Interessant ist außerdem, dass sich dieser Staubteufel zu einem Zeitpunkt bildete, als sich der Mars auf seiner Umlaufbahn um die Sonne im Bereich des Apogäums, dem Punkt der größten Entfernung zum Sonne, befand. Obwohl der Mars somit nur ein Minimum an Sonnenergie empfangen konnte, war die einfallende Sonnenstrahlung trotzdem dazu geeignet, um einen für die Entstehung von Staubteufeln ausreichende Temperatur auf der Oberfläche zu erzeugen.

Die hier dargestellte Aufnahme wurde am 16. Februar 2012 angefertigt und zeigt die Planetenoberfläche um 15:00 lokaler Marszeit. Aus einer Höhe von 307,7 Kilometern erreichte die HiRISE-Kamera dabei eine Auflösung von etwa 30,8 Zentimetern pro Pixel. Es handelt sich hierbei um eine von bisher über 21.700 Aufnahmen dieser Kamera, welche auf der Internetseite der University of Arizona einsehbar sind.

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