Eine hochauflösende Kamera an Bord der NASA-Sonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) hat Bilder aufgenommen, die darauf hindeuten, dass Sanddünen auf dem Mars sich durch plötzliche schrittweise Bewegungen verändern. Diese Dünenfelder bedecken ein Gebiet von der Größe von Texas und liegen in einem Band um den Planeten herum, am Rande der nördlichen Polarkappe des Mars.
Die Ergebnisse der Studie wurden am 4. Februar in dem Wissenschaftsmagazin Science veröffentlicht. Auch wenn sie dafür sprechen, dass die Sanddünen zu den aktivsten Formationen der Marsoberfläche gehören, hat man bislang kaum Veränderungen in den dunkelfarbigen Dünen bemerkt. Erst das High Resolution Imaging Science Experiment – kurz HiRISE Kamera – an Bord des vor knapp fünf Jahren in den Marsorbit eingetretenen Mars Reconnaissance Orbiters war durch wiederholte, hochauflösende Aufnahmen der betreffenden Regionen in der Lage, die Veränderungen zu entdecken. Die HiRISE-Kamera selbst wird vom Lunar and Planetary Laboratory der University of Arizona betrieben.
Wissenschaftler hatten angenommen, dass das Erscheinungsbild der Dünen fast statisch sei und vor langer Zeit geformt wurde, als die Winde auf der Planetenoberfläche noch viel kräftiger waren als heute, sagte Candice Hansen vom Planetary Science Institute in Tucson (Arizona) und stellvertretende Projektleiterin. Eine Reihe von Vorher-Nachhher-Bildern der HiRISE-Kamera über einem Zeitraum von zwei Mars Jahren (vier Erdjahre) erzählen eine andere Geschichte.
“Die Anzahl und Stärke der Veränderungen waren wirklich überraschend”, sagte Hansen. In der von Hansen und mehreren Co-Autoren vorgelegten Studie werden zwei Faktoren angesprochen: das jahreszeitlich bedingte Anwachsen und Abschmelzen von Kohlendioxid-Eis und Windböen, die stärker wehen als erwartet. Im Winter bedeckt eine saisonale Schicht aus gefrorenem Kohlendioxid – auch Trockeneis genannt – die Region und im Frühling sublimiert das Kohlendioxid wieder direkt in den gasförmigen Zustand.
“Diese Gasbewegungen destabilisieren den Sand in den Sanddünen auf dem Mars, wodurch sie Sandlawinen verursachen und neue Nischen, Rinnen und Sandschürzen entstehen lassen”, erklärte Hansen. “Der Erosionsgrad binnen nur einen einzigen Marsjahres war wirklich erstaunlich. An manchen Orten sind Hunderte Kubikmeter Sand die Dünen hinuntergerutscht.”
Der Wind erzeugt andere Veränderungen. Besonders überraschend war die Entdeckung, dass Überbleibsel vergangener Sandlawinen in nur einem Marsjahr teilweise ausradiert werden konnten. Modelle der Marsatmosphäre sagen dort keine Windgeschwindigkeiten voraus, die hoch genug sind, um Sandkörner aufzuwirbeln. Daten der Mars Lander, wie dem Phoenix-Lander, zeigen, dass starke Winde sehr selten auftreten. “Möglicherweise ist das polare Wetter förderlich für hohe Windgeschwindigkeiten”, spekulierte Hansen. Veränderungen konnten innerhalb der Zeitspanne von zwei Marsjahren in rund 40 Prozent der weit im Norden liegenden Beobachtungsgebiete registriert werden.
Mit der HiRISE-Kamera wurden bereits in der südlichen Marshemisphäre rinnenbildende Aktivitäten in kleineren Dünenfeldern beobachtet, die von einer saisonalen Kohlendioxid-Eisschicht bedeckt waren. Vor vier Monaten zeigte eine Studie, dass diese Veränderungen mit der Zeit zusammenfielen, in der sich die Eisschicht bildet.
“Die Rolle des Kohlendioxid-Eises wird klarer”, sagte Serina Diniega vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena (Kalifornien), die Hauptautorin, der früheren Studie und Co-Autorin der aktuellen Arbeit. “Im Süden sahen wir Vorher-Nachher-Veränderungen und haben sie zeitlich mit dem Kohlendioxid-Eis in Verbindung gebracht. Im Norden sehen wir mehr Prozesse dieser Art der saisonalen Veränderungen und fügen mehr Beweise hinzu, welche die Rinnenaktivität mit dem Kohlendioxid-Eis verknüpfen.”
“Wissenschaftler benutzen die HiRISE-Kamera, um wiederholt Dünen in allen Breiten des Marsglobus zu fotografieren, damit sie die Winde im aktuellen Marsklima besser verstehen können”, sagte Hansen. “Es wird klar, dass sehr aktive Prozesse auf dem Mars mit den saisonalen Eiskappen verbunden sind.”
Die neuen Ergebnisse helfen den Wissenschaftlern besser zu verstehen, welche Landschaftstypen und Formationen auf dem Mars durch diese Prozesse erklärt werden können und welche Umweltbedingungen benötigen, die auf dem Planeten nicht mehr anzutreffen sind.
“Zu verstehen, wie der Mars sich heute verändert ist ein wichtiger erster Schritt, um die grundlegenden planetarischen Prozesse zu begreifen und wie der Mars sich im Laufe der Zeit verändert”, sagte Alfred McEwen, Projektleiter von HiRISE und Professior im Department for planetary sciences an der University of Arizona, außerdem ein Co-Autor der beiden zuvor genannten Studien. Es gibt sehr viel Aktivität in den Regionen, die von saisonalem Kohlendioxid-Eis bedeckt sind, ein Prozess, den wir auf der Erde nicht kennen. Es ist wichtig, die aktuellen Auswirkungen dieser Vorgänge zu verstehen, damit wir sie nicht fälschlicherweise mit anderen Bedingungen in der Vergangenheit verbinden.”
Die HiRISE-Kamera wurde von Ball Aerospace & Technologies Corp in Boulder (Colorado) gebaut. Das zum California Institure of Technology (Caltech) gehörende Jet Propulsion Laboratory verwaltet den Mars Renonnaissance Orbiter für das NASA-Wissenschaftsprogramm in Washington. Der Orbiter wurde von Lockheed Martin Space Systems in Denver gebaut.
(THK)
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