Untersuchen, wie die berüchtigten Staubstürme des Mars den gesamten Planeten verschlingen können

In einer neuen Studie haben Planetenforscher der University of Colorado Boulder damit begonnen, die Faktoren zu entschlüsseln, die große Staubstürme auf dem Mars auslösen – Wetterereignisse, die manchmal den gesamten Planeten in wirbelnden Sand hüllen. Das Team entdeckte, dass relativ warme und sonnige Tage dazu beitragen können, sie auszulösen.

Heshani Pieris, Hauptautor der Studie, sagte, die Ergebnisse seien ein erster Schritt zur Vorhersage extremer Wetterbedingungen auf dem Mars, so wie es Wissenschaftler auf der Erde tun.

„Staubstürme haben erhebliche Auswirkungen auf Rover und Lander auf dem Mars, ganz zu schweigen davon, was bei künftigen bemannten Missionen zum Mars passieren wird“, sagte Pieris, ein Doktorand am Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) der CU Boulder. „Dieser Staub ist sehr leicht und haftet an allem.“

Das wird sie präsentieren die Ergebnisse am Dienstag, 10. Dezember am 2024-Treffen der American Geophysical Union in Washington.

Um Staubstürme unter die Lupe zu nehmen, griffen die Forscher auf reale Beobachtungen des NASA-Satelliten Mars Reconnaissance Orbiter zurück.

Bisher haben sie Wettermuster identifiziert, die etwa zwei Dritteln der großen Staubstürme auf dem Mars zugrunde liegen könnten. Noch werde man keine Mars-Wetterreporter vor einem grünen Bildschirm sehen, aber es sei ein Schritt in die richtige Richtung, sagte der Co-Autor der Studie, Paul Hayne.

„Wir müssen verstehen, was dazu führt, dass sich einige der kleineren oder regionalen Stürme zu Stürmen von globalem Ausmaß entwickeln“, sagte Hayne, Forscher am LASP und außerordentlicher Professor am Department of Astrophysical and Planetary Sciences. „Wir verstehen nicht einmal die grundlegende Physik, wie Staubstürme an der Oberfläche entstehen.“

Staubiger Untergang

Staubstürme auf dem Mars können sich sehen lassen.

Viele beginnen als kleinere Stürme, die um die Eiskappen am Nord- und Südpol des Planeten herumwirbeln, normalerweise in der zweiten Hälfte des Marsjahres. (Ein Jahr auf dem Mars dauert 687 Erdentage). Diese Stürme können mit rasender Geschwindigkeit zunehmen und sich dem Äquator nähern, bis sie Millionen von Quadratmeilen überdecken und tagelang andauern.

Der Film „The Martian“ aus dem Jahr 2015 mit Matt Damon zeigte einen solchen apokalyptischen Sturm, der eine Satellitenschüssel umwarf und Astronauten herumschleuderte. Die Realität ist weniger filmisch. Die Marsatmosphäre ist viel dünner als die der Erde, sodass Staubstürme auf dem Roten Planeten keine große Kraft erzeugen können. Aber sie können immer noch Ärger bereiten.

Im Jahr 2018 beispielsweise begrub ein globaler Staubsturm die Solarpaneele des NASA-Rover Opportunity unter einer Staubschicht. Der Rover starb nicht lange danach.

„Auch wenn der Winddruck möglicherweise nicht ausreicht, um Ausrüstung umzuwerfen, können diese Staubkörner eine hohe Geschwindigkeit aufbauen und Astronauten und ihre Ausrüstung bewerfen“, sagte Hayne.

Heiße Phasen

In der aktuellen Studie haben Pieris und Hayne zwei Wettermuster ins Visier genommen, die jedes Jahr auf dem Mars auftreten und als „A“- und „C“-Stürme bekannt sind.

Das Team beschäftigte sich mit Beobachtungen des Mars vom Instrument Mars Climate Sounder an Bord des Mars Reconnaissance Orbiter über acht Marsjahre (15 Jahre auf der Erde). Insbesondere suchten Pieris und Hayne nach Perioden ungewöhnlicher Wärme – oder nach Wochen, in denen mehr Sonnenlicht durch die dünne Atmosphäre des Mars drang und die Oberfläche des Planeten verbrannte.

Sie fanden heraus, dass rund 68 % aller großen Stürme auf dem Planeten ein starker Temperaturanstieg an der Oberfläche vorausging. Mit anderen Worten: Der Planet erwärmte sich, und ein paar Wochen später wurde es staubig.

„Es ist fast so, als müsste der Mars darauf warten, dass die Luft klar genug wird, um einen großen Staubsturm zu bilden“, sagte Hayne.

Das Team kann nicht beweisen, dass diese milden Bedingungen tatsächlich die Staubstürme verursachen. Aber, sagte Pieris, ähnliche Phänomene lösten Stürme auf der Erde aus. Während heißer Sommer in Boulder, Colorado, kann beispielsweise warme Luft in Bodennähe durch die Atmosphäre aufsteigen und oft jene hoch aufragenden grauen Wolken bilden, die auf Regen hinweisen.

„Wenn man die Oberfläche erhitzt, erhält die Atmosphärenschicht direkt darüber Auftrieb und kann aufsteigen und Staub mit sich nehmen“, sagte Pieris.

Sie und Hayne sammeln nun Beobachtungen aus den letzten Jahren auf dem Mars, um diese explosiven Wettermuster weiter zu erforschen. Irgendwann möchten sie an den Punkt gelangen, an dem sie Live-Daten vom Roten Planeten betrachten und vorhersagen können, was in den kommenden Wochen passieren könnte.

„Diese Studie ist nicht das A und O der Vorhersage von Stürmen auf dem Mars“, sagte Pieris. „Aber wir hoffen, dass es ein Schritt in die richtige Richtung ist.“