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News: Wasser, nichts als Wasser

Vor bald vierzig Jahren postulierten Forscher, dass es auf dem Mars riesige Mengen gefrorenen Kohlendioxids geben müsste. Anders seien die hohen Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre nicht erklärbar. Doch die neuesten Bilder lassen vermuten, dass die Mengen an Trockeneis sehr viel geringer sind.
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Kaum hatte die NASA-Sonde Mars Odyssey im Oktober 2001 ihr Ziel erreicht, verkündete die Presseabteilung der Raumfahrtbehörde bereits mit großem Tamtam die Entdeckung riesiger Wassereisdecken auf dem Mars. Die Daten der Raumsonde bestätigten damit in höchster Auflösung, was in den siebziger Jahren bereits die Mariner-9- und Viking-Missionen offenbarten.

Doch mit dem Wasser kam ein Problem, denn in den sechziger Jahren hatten Robert Leighton und Bruce Murray vom California Institute of Technology (Caltech) berechnet, dass in der südlichen Polkappe vor allem Kohlendioxid gespeichert sein müsste. Anders sei der Luftdruck in der zu 95 Prozent aus Kohlendioxid bestehenden Marsatmosphäre nicht zu erklären.

Doch 40 Jahre nach Leightons und Murrays Abschätzungen waren noch reine Modellrechnungen auf der Basis kruder Daten und schummeriger Bilder von Mariner 4 - während ihre Nachfolger am Caltech, Shane Byrne und Andrew Ingersoll, beinahe 40 Jahre später mit den hoch aufgelösten Bildern des Mars Global Surveyor und der Mars Odyssey arbeiten können.

Und auf denen fanden die beiden Forscher am Südpol, von dem man lange glaubte, dass er im Gegensatz zum Nordpol vonehmlich aus Kohlendioxid bestünde, merkwürdige, beinahe kreisrunde Löcher im Eis, welche die Eisdecke aussehen lassen wie eine Scheibe Schweizer Käse. Die Löcher haben Durchmesser von einigen hundert bis tausend Metern und wurden von der im Norden stehenden Sonne ins Eis geschmolzen.

Ihr Boden ist topfeben, und in den steilen Wänden sind ein bis zwei Meter dicke Eisschichten zu erkennen. Aus dem Schattenwurf lässt sich zudem berechnen, dass die Löcher merkwürdigerweise, egal wie groß sie sind, niemals tiefer sind als ungefähr acht Meter. Im Sommer, wenn die Sonne besonders intensiv scheint, wachsen die Löcher und deren Ränder bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von einem bis drei Meter pro Jahr nach außen.

So weit, so gut. Doch wie helfen diese Löcher im Fall Kohlendioxid- versus Wassereis? Nun, Byrne und Ingersoll sind sich sicher, dass sich diese Löcher nur in eine dünne Kohlendioxiddecke schmelzen. Darunter, so die numerischen Computermodelle, liege eine mächtige Schicht aus Wassereis.

Um die Sache kurz zu machen: Byrne und Ingersoll haben bei ihren Simulationen der Schmelzlochbildung unzählige Parameter berücksichtigt, wobei die Albedos von Kohlendioxid- und Wassereis, also deren Vermögen, Sonnenenergie zu reflektieren, besonders schwer wogen. Am Ende jedenfalls wollten die Forscher auf ihren Bildschirmen Löcher sehen, die erstens im Sommer mit einer Geschwindigkeit von einem bis drei Meter pro Jahr nach außen wachsen, die zweitens acht Meter tief und einen flachen Boden aufweisen und die drittens von steilen Wände umgeben sind.

Die exakte Nachbildung der auf dem Mars beobachteten Vorgänge gelang ihnen letztlich in nur zwei Fällen - in beiden liegt eine acht Meter dicke, dunklere Schicht mit einer niedrigen Albedo auf einer helleren mit einer höheren Albedo. In beiden Fällen besteht die obere Schicht aus gefrorenem Kohlendioxid, während die untere im einen Fall aus Wasser- und im anderen ebenfalls aus Kohlendioxideis besteht.

Mithilfe des Thermal Emission Imaging System (THEMIS) an Bord der Mars-Odyssey-Sonde konnten die Forscher schließlich in einigen der großen Löcher ermitteln, dass die Temperaturen an deren Grund im Sommer stellenweise offenbar minus 80 Grad Celsius erreichen. Gefrorenes Kohlendioxid könnte sich hier nicht halten, sodass unterhalb von acht Metern Tiefe somit vor allem Wassereis zu finden sein dürfte.

Das stimmt alles gut mit den Messdaten überein, nur ist der Fall Kohlendioxid- versus Wassereis damit immer noch nicht gelöst. Und auch Shane Byrne und Andrew Ingersoll fanden aus dem Dilemma keinen Ausweg. Würde man die dünne, zuoberst liegende und fast 90 000 Quadratkilometer CO2-Schicht des Südpols schmelzen lassen, hätte dies auf den Luftdruck auf dem Mars kaum Auswirkungen. Am Ende ihrer Arbeit bleibt den Forschern daher nicht viel mehr zu sagen als: "Entweder gibt es irgendwo noch ein anderes, großes CO2-Reservoir oder das Modell von Leighton und Murray funktioniert nicht."

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