Weltenwetter

Schneefall auf dem Mars

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Der Mars erweist sich wieder einmal als erstaunlich erdähnlich; zumindest aus meteorologischer Sicht, denn: Auf dem Mars schneit es wie auf der Erde! Diese überraschende Entdeckung gelang der amerikanischen Raumsonde Phoenix, die am 25. Mai 2008 auf dem Mars in der Nordpolarregion gelandet war und seither immer wieder Bodenproben untersuchte, meteorologische Messungen durchführte und zahlreiche Bilder zur Erde funkte.

Phoenix auf dem Mars. Da die Raumsonde in der Nähe des Nordpols gelandet ist, steht die Sonne auch während des halbjährigen Polartages nur knapp über dem Horizont. Das Marsjahr währt allerdings 687 Tage, da der Mars in einer im Durchschnitt 1,5 mal so großen Entfernung die Sonne umrundet wie die Erde. Die Neigung der Rotationsachse des Mars gegenüber der Senkrechten auf der Bahnebene beträgt 25,2° (Erde 23,4°). Der Mars hat daher Jahreszeiten wie die Erde, die aber fast doppelt so lange dauern. Quelle: http://phoenix.lpl.arizona.edu/

Anfang September, am 99.Tag nach der Landung registrierte das LIDAR-Instrument Lichtechos, die sich aus Wolken in 3,5 bis 4 Kilometern Höhe lösten, allmählich an Höhe verloren, dann aber in rund 2,5 Kilometern Höhe wieder verschwanden. LIDAR tastet mit einem Laserstrahl die Marsatmosphäre ab und registriert und analysiert die Lichtechos, also das an eventuell vorhandenen Partikeln reflektierte oder gestreute Laserlicht. LIDAR kann auf diese Weise Wolken, die ja aus kleinen Wassertröpfchen oder Eiskristallen bestehen und Niederschläge ausmachen.

Der Marsschnee fiel nicht nur aus den Wolken nach unten, sondern verteilte sich aufgrund mit der Höhe unterschiedlich hoher Windgeschwindigkeiten auch horizontal. Als der Schnee bodennähere, wärmere und sehr trockene Luftschichten erreichte, verdunsteten bzw. sublimierten die Schneekristalle. Auf der Nordhalbkugel des Mars ist zurzeit Herbst. Später im Winter, wenn es noch deutlich kälter wird, könnte der Schnee auch den Boden erreichen, mutmaßten Wissenschaftler des Phoenix-Teams der NASA.

Schneefall auf dem Mars: Die Aufzeichnungen des LIDAR zeigen deutlich die Wolken mit den Fallstreifen des Schnees. Quelle: NASA/JPL-Caltech/Canadian Space Agency

Die Wolkenbildung in der Nähe des Marsnordpols verstärkt sich im Herbst, wenn der Temperaturgegensatz zwischen der polaren Kaltluft und der wärmeren Luft aus den mittleren Breiten immer weiter zunimmt. Wie auf der Erde bilden sich dann an der Polarfront – wo die beiden Luftmassen aufeinander treffen und entgegengesetzt aneinander  vorbeigleiten – vermehrt dynamische Tiefdruckgebiete, die Warm -und Kaltluft miteinander verwirbeln.

 

Dynamische Tiefs an der Polarfront auf der Nordhalbkugel des Mars: Wenn die polare Kaltluft und die wärmere Luft aus den mittleren Breiten in der Nähe des Nordpols direkt aufeinander treffen bildet sich eine Polarfront aus. Wegen des großen Temperaurunterschiedes zwischen beiden Luftmassen und des damit einhergehenden mit der Höhe immer größeren Druckgefälles (Warmluft hat eine größere Ausdehnung als Kaltluft, so daß in einer Luftsäule mit zunehmender Höhe der Luftdruck dementsprechend langsamer zurückgeht!) entsteht ein starker zunächst polwärts gerichteter Höhenwind (Jetstream), welcher durch die Eigenrotation des Planeten (Corioliskraft) zu einem Westwind umgelenkt wird, der sich bis zum Boden hin durchsetzt (Westwindzone). In den Bereichen mit den größten Temperaturgradienten erreicht der Jetstream seine maximale Geschwindigkeit. Aus Divergenzen (Luftverdünnungen) in den mehr oder weniger stark mäandernden und turbulenten Jetstream entwickeln sich aufwärtsgerichtete dynamische Tiefdruckwirbel. Die Luft wird gehoben und kühlt dabei ab, so daß bei ausreichend hoher Luftfeuchtigkeit Wolkenbildung einsetzt. Die Tiefs verwirbeln die warmen und kalten Luftmassen miteinander und sorgen so für einen gewissen Temperaturausgleich. In den Gebieten unter ihren Zugbahnen komt es offenbar immer wieder zu Schneefällen. Aus Konvergenzen entstehen dagegen dynamische Hochs, in denen die Luft absinkt und sich dabei erwärmt, so daß sich eventuell vorhandene Wolken auflösen. Quelle: NASA (MGS)

Auch die Untersuchung der Bodenproben erbrachte inzwischen neue interessante Ergebnisse: Das automatische Chemielabor der Raumsondeie fand Hinweise auf Carbonate und Tonminerale. Carbonate entstehen nur bei Anwesenheit von flüssigem Wasser; Tonminerale durch Verwitterungsprozesse oder aus hydrothermalen Lösungen. Hydrothermale Lösungen sind Ansammlungen von bis weit über 100 °C heissem Wasser tief im Gestein. Aufgrund der dort herrschenden Druckverhältnisse bleibt das Wasser trotz der hohen Temperaturen noch flüssig. Es enthält oft große Mengen gelöster Minerale und vulkanischer Gase, aus denen bei Abkühlung des Wassers dann die Tonminerale entstehen können.

Phoenix landete auf einem staubbedeckten Eisfeld. Sobald das Eis mit dem Schaufelbagger freigelegt wurde, schmolz es in der Sonne dahin.  Quelle: NASA (Phoenix)

Schon im Juli 2008 hatten Untersuchungen der ersten Bodenproben einen direkten Nachweis von Wassereis erbracht, der bisher größte wissenschaftlichen Erfolg der Phoenix-Mission!

Jens Christian Heuer

Quellen: http://www.planetary.org/blog/, http://www.nasa.gov/mission_pages/phoenix/main/index.html

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Written by jenschristianheuer

September 30, 2008 um 11:15 pm

Veröffentlicht in Wetternotizen, Wetterwelten

Eine Antwort

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  1. Lieber Christian, vielen Dank für diesen Artikel. Ich finde ihn sehr fantasieanregend. Über den „halbjährigen Polartag“ musste ich allerdings erstmal nachdenken, weil ich im Kopf habe, daß der Marstag ca. 25 Stunden dauert. Aber innerhalb des Polarkreises geht die Sonne im Sommer eben auch auf dem Mars nicht unter.
    Was Menschen wohl eines Tages mit dem Mars machen werden? Hoffentlich ein Naturschutzgebiet.

    Hedda Heuer

    Oktober 1, 2008 at 8:28 am


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