Lösen Sie das Geheimnis des Frosts, der sich auf dem Mars versteckt

Eine neue Studie, die Daten des NASA-Orbiters Mars Odyssey verwendet, könnte erklären, warum Marsfrost mit bloßem Auge unsichtbar sein kann und warum an einigen Hängen Staublawinen auftreten.

Wissenschaftler waren im vergangenen Jahr verblüfft, als sie Bilder der Marsoberfläche untersuchten, die im Morgengrauen vom Mars Odyssey Orbiter der NASA aufgenommen wurden. Als sie mit sichtbarem Licht – der Art, die das menschliche Auge wahrnimmt – auf die Oberfläche blickten, konnten sie geisterhaften, blauweißen Morgenfrost sehen, der von der aufgehenden Sonne beleuchtet wurde. Aber mit der wärmeempfindlichen Kamera des Orbiters erschien der Frost breiter, auch in Bereichen, in denen nichts zu sehen war.

Die Wissenschaftler wussten, dass sie es mit Frost zu tun hatten, der sich über Nacht bildet und hauptsächlich aus Kohlendioxid besteht – im Wesentlichen Trockeneis, das auf dem Roten Planeten oft als Frost und nicht als Wassereis erscheint. Aber warum war dieser Trockeneisfrost an manchen Stellen sichtbar und an anderen nicht?

In einem Papier, das letzten Monat in der veröffentlicht wurde Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Planetenschlugen diese Wissenschaftler eine überraschende Antwort vor, die auch erklären könnte, wie Staublawinen, die den Planeten umformen, nach Sonnenaufgang ausgelöst werden.

Vom Frost zum Dampf

Odyssey wurde 2001 gestartet und ist die langlebigste Marsmission der NASA. Sie trägt das Thermal Emission Imaging System (THEMIS), eine Infrarot- oder temperaturempfindliche Kamera, die einen einzigartigen Blick auf die Marsoberfläche bietet. Die aktuelle Umlaufbahn von Odyssey bietet einen einzigartigen Blick auf den Planeten um 7 Uhr Ortszeit Mars.

„Die morgendliche Umlaufbahn der Odyssee produziert spektakuläre Bilder“, sagte Sylvain Piqueux vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien, der die Zeitung leitete. „Wir können die langen Schatten des Sonnenaufgangs sehen, wenn sie sich über die Oberfläche erstrecken.“

Da der Mars so wenig Atmosphäre hat (nur 1 % der Dichte der Erde), erwärmt die Sonne schnell den Frost, der sich über Nacht aufbaut. Anstatt zu schmelzen, verdampft Trockeneis innerhalb von Minuten in die Atmosphäre.

Lucas Lange, ein JPL-Praktikant, der mit Piqueux zusammenarbeitet, bemerkte zuerst die Kalttemperatur-Signatur von Frost an vielen Stellen, wo sie auf der Oberfläche nicht zu sehen waren. Diese Temperaturen traten nur wenige Mikrometer unter der Erde auf – weniger als die Breite eines menschlichen Haares „unter“ der Oberfläche.

„Unser erster Gedanke war, dass dort Eis begraben werden könnte“, sagte Lange. „Trockeneis ist in der Nähe der Pole des Mars reichlich vorhanden, aber wir haben näher am Äquator des Planeten gesucht, wo es im Allgemeinen zu warm ist, als dass sich Trockeneisfrost bilden könnte.“

In ihrer Arbeit schlagen die Autoren vor, dass sie „schmutzigen Frost“ gesehen haben – Trockeneisfrost gemischt mit feinen Staubkörnern, die ihn im sichtbaren Licht, aber nicht in Infrarotbildern verdeckten.

Tauwetter und Lawinen

Das Phänomen veranlasste die Wissenschaftler zu der Annahme, dass schmutziger Frost auch einige der dunklen Streifen erklären könnte, die sich über 1.000 Meter (3.300 Fuß) oder mehr an den Hängen des Mars erstrecken können. Sie wussten, dass die Streifen im Wesentlichen von Staublawinen herrührten, die Berghänge auf dem ganzen Planeten langsam umformen. Wissenschaftler glauben, dass diese Staublawinen wahrscheinlich wie ein bodennaher Staubfluss aussehen, der eine Spur aus flauschigem Material hinter sich lässt. Während der Staub über mehrere Stunden bergab wandert, legt er Streifen aus dunklerem Material darunter frei.

Diese dunklen Streifen werden nicht mit einer besser dokumentierten Sorte bezeichnet wiederkehrende Steigungslinien, die Saison für Saison an denselben Orten wiederkehren, wochenlang (statt stundenlang). Früher wurde angenommen, dass sie aus salzhaltigem Wasser resultieren, das langsam von Berghängen sickert, heute wird allgemein angenommen, dass wiederkehrende Hanglinien aus Strömen von trockenem Sand oder Staub resultieren.

Bei der Kartierung der Hangstreifen für ihre jüngste Studie stellten die Autoren fest, dass sie dazu neigen, an Orten mit Morgenfrost aufzutreten. Die Forscher schlagen vor, dass die Streifen aus dem verdampfenden Frost resultieren, der gerade genug Druck erzeugt, um die Staubkörner zu lösen und eine Lawine auszulösen.

Die Hypothesen sind ein weiterer Beweis dafür, wie überraschend der Rote Planet sein kann.

„Jedes Mal, wenn wir eine Mission zum Mars schicken, entdecken wir exotische neue Prozesse“, sagte Chris Edwards, Co-Autor der Veröffentlichung an der Northern Arizona University in Flagstaff. „Wir haben auf der Erde so etwas wie einen Hangstreifen nicht. Man muss über seine Erfahrungen auf der Erde hinausdenken, um den Mars zu verstehen.“