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Planetologie: Hohe Mars-Atmosphäre ist mit Wasserdampf übersättigt

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Die hohe Marsatmosphäre enthält viel mehr Wasserdampf, als nach bisherigen Modellen als möglich galt. Das zeigen Messungen des Instruments SPICAM der Sonde Mars Express, das Absorptionslinien atmosphärischer Gase im Infraroten misst. Nach Analysen eines Teams um Luca Maltagliati vom Atmosphärenlabor LATMOS in Guyancourt ist die Atmosphäre des Planeten in Höhen zwischen 25 und 50 Kilometern stark mit Wasserdampf übersättigt – sie enthält bis zu zehn mal so viel Dampf, wie sie unter den herrschenden Bedingungen thermodynamisch aufnehmen kann. Der Überschuss erklärt sich nach Angaben der Forscher dadurch, dass Aerosole fehlen, an denen das Wasser kondensiert.

Die meisten Wissenschaftler waren bisher davon ausgegangen, dass der Dampfgehalt der Marsatmosphäre durch diese Kondensation begrenzt und damit abhängig von der Temperatur ist, so wie auf der Erde. Je kälter eine Atmosphärenschicht ist, desto weniger Wasser sollte sie enthalten. Die Ergebnisse von SPICAM zeigen jedoch, dass die Kondensationsprozesse auf dem Mars zu ineffizient sind, um das überschüssige Wasser in der kalten Hochatmosphäre zu entfernen. Damit Dampf ohne Hilfe kondensiert, muss das Trägergas mindestens tausendfach übersättigt sein. Die Transportkapazität der Marsatmosphäre für Wasser ist deswegen um ein Vielfaches höher als erwartet.

Das hat nach Angaben der Forscher grundlegende Auswirkungen auf unser Verständnis der Klimageschichte unseres Nachbarplaneten. Am Äquator steigt Gas auf und kühlt sich dabei ab – dieser Prozess führt zur Kondensation von Wasser zu den äquatorialen Wolkenbändern des Mars und sollte die Hochatmosphäre in niedrigen Breiten extrem trocken machen. Dieser Prozess galt bisher als Ventil, der den Wassertransport zwischen Nord- und Südhemisphäre unterbindet. Die Kondensation ist jedoch offenbar so ineffizient, dass dieser Effekt eine kleinere Rolle spielt als gedacht. Die Übersättigung an Wasserdampf führt wohl auch dazu, dass wesentlich mehr Wasser in den Weltraum entkommt, statt in mittleren Atmosphärenschichten zu kondensieren. (lf)

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  • Quellen
Science 333, S. 1868–1871, 2011

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