Eiszeit auf dem Mars

In einer Studie, veröffentlicht in der jüngsten Ausgabe des Wissenschaftsjournals Nature, beschreiben Forscher der NASA-Missionen Mars Global Surveyor und Mars Odyssey, dass vor geologisch kurzer Zeit eine Eiszeit das Aussehen von Mars bestimmt haben könnte.

Ein Beitrag von michaelaye. Quelle: NASA JPL.

Laut dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) der National Aeronautics Space Administration (NASA) haben Messungen der beiden Raum-Missionen Mars Global Surveyor (MGS, zu Deutsch etwa Globaler Mars Beobachter) und Mars Odyssey (Mars Odyssee, MO) die ehemalige Existenz einer Eiszeit auf dem Mars nahegelegt.
Im Gegensatz zu den Eiszeiten auf der Erde soll sich dabei die Mars-Eiszeit in einer zunehmenden Phase befinden, wenn sich die Pole des Planeten aufheizen, nicht während einer Abkühlung, wie es auf der Erde geschehen ist.

Während dieser Aufheizung soll Wasserdampf in geringere Breiten, d.h. in Richtung Mars-Äquator transportiert werden (siehe simulierte Ansicht im Bild). In der abnehmenden Phase haben sich dann die Mars-Pole später wieder abgekühlt, und dabei den Wasserdampf aus der Atmosphäre wieder in den Eiskappen auf den Polen eingesperrt.
Das Absaugen durch Einfrieren von Wasserdampf über den Polen würde dann automatisch zu einem Rücktransport des Wasserdampf aus den niederen Breiten führen, da sich Unterschiede in Gas-Vorkommen (=Dichteunterschiede) automatisch durch die dadurch produzierten Druckunterschiede auszugleichen versuchen.
Die Schrittmacher dieser Eiszeiten, d.h. die Parameter, die die zeitliche Entwicklung der Eiszeiten kontrollieren, sollen beim Mars stärker auftreten als bei der Erde. Die Temperaturunterschiede, die durch Variationen im Orbit des Mars und in der Neigung seiner Rotationsachse zur Sonne erzeugt werden, würden dabei außergewöhnliche Wechsel in der Verteilung von Wassereis auf dem Mars produzieren, von den polaren Regionen hin zu Breitengraden, die vergleichbar gering wären mit den Breitengraden von Houston, Texas, oder Ägypten. Die Wissenschaftler berichten über diese Ergebnisse, die mittels der NASA Raumsonden-Daten und Analogien zu trockenen Tälern in der Antarktis gefunden wurden, in der jüngsten Ausgabe des Nature-Magazins vom 18. Dezember.

Der zynisch veranlagte Leser dürfte sich über den Zeitpunkt dieser NASA-verbundenen Veröffentlichung amüsieren, einer Zeit in der alle Schlagzeilen, die sich auf den Mars beziehen, von der europäischen Mars Express Mission produziert werden (Raumfahrer.net berichtet regelmäßig).
Aber ein einfach nur kritischer Leser sollte auch bemerken, dass zukünftige Messungen durch entweder Beagle 2 oder dem Mars Express Orbiter die Anwendbarkeit der Resultate dieser Forschung reduzieren könnten, insofern scheint der Zeitpunkt der Veröffentlichung auch deswegen klug gewählt.

Denn obwohl eine Studie von MGS- und MO-Daten vom Februar diesen Jahres aussagt, dass der größte Teil des Mars-Eises aus Wasser und nicht aus Kohlendioxid besteht, besteht seitdem das Problem, dass nicht genügend Kohlendioxid übrig bleibt, um die Voraussagen der Klimamodelle für den Mars zu bestätigen.
“Mars hat von allen Planeten unseren Sonnensystems, ein Klima, das dem der Erde am ähnlichsten ist. Beide sind sehr empfindlich gegenüber kleinen Änderungen ihrer Orbitparameter”, erzählt Planetenforscher Dr. James Head der Brown University in Providence im US-Staat Rhode Island und Hauptautor dieser Studie. “Jetzt sehen wir, das Mars sich, genau wie die Erde, in einer Periode zwischen [zwei] Eiszeiten befindet.”
Seit 1999 haben mögliche Entdeckungen von relativ jungen, scheinbar durch Wasser geformte Rinnen, Gletscher-ähnlichen Flussbetten, regional begrabenem Eis und möglichen Schichten aus Schnee auf Mars viel Aufregung unter den Planetologen erzeugt. MGS und MO Daten haben mehr und mehr Indizien für eine eisige Vergangenheit des Mars produziert.

Head und seine Mitautoren haben globare Strukturen von Landschaftsformen und Wassereis nahe der Marsoberfläche studiert und aus ihnen gefolgert, dass eine Schicht aus Wassereis gemixt mit Staub die Oberfläche des Mars bis zu Breiten von 30 Grad bedeckt habe, und dass sich diese Oberfläche zur Zeit immer noch in der Rückzugsphase befindet.

Anhand der überraschend geringen Anzahl von Einschlagkratern in dieser Oberfläche und durch Rückverfolgung der bekannten regelmäßigen Veränderungen des Mars-Orbits und -Achsenneigung wurde abgeschätzt, dass die letzte Mars-Eiszeit vor 400.000 bis 2,1 Millionen Jahren stattgefunden habe, in geologischen Massstäben also vor sehr kurzer Zeit. “Diese Resultate zeigen, dass Mars kein toter Planet ist, sondern einem Klimawechsel ausgesetzt ist, der sich viel stärker ausprägt als auf der Erde”, führt Head weiter aus.

Einer der Co-Autoren, Dr. David Marchant von der Boston University, der die Erfahrung von 17 Forschungsaufenthalten in der Mars-ähnlichen Umgebung der Antarktischen trockenen Täler aufweisen kann, erklärt: “Diese extremen Wechsel auf Mars geben uns eine Perspektive zu interpretieren, was wir hier auf der Erde sehen. Landschaftsformen auf Mars, die mit Klimaänderungen verbunden zu sein scheinen helfen uns, ähnliche Landschaftsformen auf der Erde zu kalibrieren und zu verstehen. Ausserdem helfen uns die Mikro-Umweltumgebungen in den trockenen Tälern der Antarktis die Aufnahmen vom Mars zu lesen.”
Den Forschern zufolge würde während einer Marseiszeit Wasserdampf durch polare Erwärmung von den gefrorenen Polarkappen in die Atmosphäre befördert werden. Dieses Wasser erreiche dann auf niederen Breitengraden in Form von Frost oder Schnee wieder die Marsoberfläche, dann aber reichhaltig durchmischt mit Staub. Wenn nun durch die oben erwähnten Dichteunterschiede sich Eiskristalle von dieser Schicht wieder in Wasserdampf der Atmosphäre verwandeln, können sie den zwischen ihnen gelagerten Staub nicht mitnehmen, so dass sich an der Oberfläche eine dickere Schicht an purem Staub über dem staubigen Eis ausbilden sollte, der isolierend wirkt, also eine weitere Verflüchtigung von Eis in die Atmosphäre verhindert, so die Theorie.

Auf der Erde aber, werden Eiszeiten durch Abkühlung der Polarregionen definiert. Die bekannten riesigen Eisschichten wurden damals durch die schon vorhandenen Ozeane aus in unserer Atmosphäre flüssig vorhandenem Wasser gebildet, eine Eigenschaft, die dem Mars fehlt.

Diese isolierende Staubschicht und darunter liegende eiskristall-haltige Staubschichten auf der Marsoberfläche könnten nun bald bei den 1,5 m tiefen geplanten Bohrungen von Beagle 2, dem europäischen Mars-Landemodul, nachgewiesen werden. Ein Grund mehr, am Morgen des Ersten Weihnachtstages mit Spannung auf die Meldung der hoffentlich erfolgreichen Landung von Beagle 2 zu warten.