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News: Der erste "umfassende Überblick" vom Mars

Die ersten Daten des Mars Global Surveyor sind nun ausgewertet und bieten neue Einblicke in die Struktur der Tiefebenen, die Mineralogie der Marsoberfläche und die magnetischen Eigenschaften der Kruste. Außerdem wurde zum ersten Mal die Entwicklung eines Sturmes von Anfang bis Ende mitverfolgt.
Science berichtet in der Ausgabe vom 13. März in mehreren Beiträgen ausführlich über die ersten Resultate der NASA-Sonde Mars Global Surveyor.

Die Geschichte eines Sturmes

Als die Sonde im Oktober und November 1997 ihr Bremsmannöver in der oberen Marsatmosphäre durchführte, braute sich auf der Planetenoberfläche gerade ein Sturm zusammen, der schließlich bis zur Größe des südlichen Atlantik anwachsen sollte. Was mit einer Handvoll kleinerer Sandstürme im Bereich des Marssüdpols begann, entwickelte sich nach Angaben von Arden Albee vom California Institute of Technology zu einem Unwetter, das 180 Längengrade überspannte und fast bis an den Äquator reichte.

Vor Beginn des Sturmes war der Staub in der Marsatmosphäre recht gleichmäßig verteilt, berichtet Albee. Von Global Surveyor aus beobachtete ein Emissionsspektrometer die Temperatur und Durchlässigkeit der Atmosphäre, während eine Kamera visuelle Informationen sammelte. Sie registrierten auf der Nordhalbkugel in niedrigen Höhen Staubschleier und in Lagen bis zu 55 Kilometern vereinzelte Wolken aus Wassereis. Deren Anordnung wurde gestört, als die Windstärke anwuchs und mehr Staub in die Luft gewirbelt wurde. "Die Auswirkungen des Sturms reichten bis hinauf in 130 Kilometer Höhe und sorgten dafür, daß die Atmosphäre dichter wurde und größere Unterschiede zwischen den einzelnen Umlaufbahnen um den Planeten bestanden", sagt Albee. "Diese Messungen sind für zukünftige Marsmissionen, die ebenfalls in der Atmosphäre abbremsen wollen, von großer Wichtigkeit."

Als der Sturm schließlich abflaute, übernahmen wieder die kleinen lokalen Winde das Kommando und bewegten sich am Rande der Südpolkappe. In den Tiefdruckgebieten bildeten sich Eiswolken, während die Kohlendioxidkappen sich weiter zurückzogen.

Die Reste des Marsdynamos

Das Magnetometer und Elektronen-Reflektometer der Sonde haben neue Erkenntnisse über die starken lokalen Magnetfelder des Marses geliefert. Mario Acuna vom Goddard Space Flight Center hofft, mit ihnen die Gehemnissen des inneren Dynamos vom Mars zu entschlüsseln und die Frage zu klären, wann das globale Magnetfeld verschwand.

"Diese lokalen magnetisierten Bereiche auf dem Mars können sich nicht ohne ein umfassendes globales Magnetfeld gebildet haben, das vielleicht so stark war wie das Erdmagnetfeld heute", meint er. "Da der interne Dynamo, der das Feld genährt hat, verschwunden ist, handelt es sich bei den lokalen Feldern um eine Art Fossilien, die einen Teil der geologischen Geschichte und thermischen Evolution des Mars bewahrt haben."

Magnetische Felder entstehen durch die Bewegung elektrisch leitender Flüssigkeiten – und ein Planet kann ein globales magnetisches Feld erzeugen, sofern sein Inneres aus geschmolzenem Metall besteht, das heiß genug ist, um Konvektionsströmungen aufzuweisen.

"Die geringe Größe und hochmagnetische Natur dieser Krustenbestandteile, deren Durchmesser im Bereich von 50 kilometern liegt, sind eher für die alten Kraterbezirke typisch als für Gegenden mit jüngerem Vulkanismus", erklärt Acuna. "Indem wir das Alter der zugehörigen Krusten mit der Magnetisierung in Beziehung setzen, haben wir eine perfekte Möglichkeit zu bestimmen, wann der innere Dynamo des Mars seine Arbeit einstellte."

Der erste Blick auf das Gestein

Das Emissionsspektrometer der Arizona State University hat erst ein paar Messungen durchführen können, noch ist es zu kalt für den vollen Betrieb. Die besten Spektren lassen die Anwesenheit von Pyroxenen und Plagioclasen erkennen – Mineralien, die häufig in Vulkangestein vorkommen –, vermischt mit verschiedenen Staubkomponenten. Anzeichen für Carbonate, Tonmineralien oder Quarz waren nicht zu finden. Sollten sie dennoch in den Gesteinen enthalten sein, so liegt ihr Anteil unter zehn Prozent.

Flache, weite Ebenen

Unerwartete Daten stammen auch von Surveyors Laser-Höhenmesser. Danach ist die nördliche Halbkugel des Mars ausgesprochen flach. Nur wo es auf den Äquator zugeht, kommen vermehrt Steigungen und Oberflächenrauheiten vor, gibt David Smith vom Goddard Space Flight Center an. Die Wissenschaftler können anhand der Meßergebnisse verschiedene Landformen besser interpretieren, einschließlich der Nordpolkappen, gigantischer Canyons und Krater aller Größen.

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