MARS
Roter Planet als Gaspumpe
Redaktion / Pressemitteilung der Universität Duisburg-Essen
astronews.com
5. Dezember 2013

Der Mars verhält sich offenbar wie eine gigantische Gaspumpe. Sein Boden gibt in warmen Regionen Kohlendioxid und andere flüchtige Stoffe in die Atmosphäre ab und saugt sie in schattigen Gegenden wieder ein. Kein anderer Planet im Sonnensystem ist dazu in der Lage. Nachgewiesen wurde dieser bislang unbekannte Mechanismus bei Experimenten im Fallturm in Bremen.

Experimente am Bremer Fallturm lieferten nun Überraschendes über den roten Planeten Mars. Bild: NASA und das Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Der Mars ist heute alles andere als eine wohnliche Welt. Er verfügt nur über eine dünne Atmosphäre und diese besteht zum größten Teil aus Kohlendioxid. Ein Mensch könnte hier also nicht atmen. Für den Astrophysiker Prof. Dr. Gerhard Wurm von der Universität Duisburg-Essen, der sich mit der Entstehung von Planeten aus winzigen Staubpartikeln beschäftigt, ist der Mars aber trotzdem ein interessantes Forschungsobjekt, da er "von der Erde aus gesehen der nächste Planet ist, auf dem der Mensch herumlaufen kann. Wenn wir in absehbarer Zeit irgendwo hinfliegen, dann dorthin."

Im Rahmen des Forschungsprojekts "Experimentelle Untersuchungen zur Gravitationsabhängigkeit lichtinduzierter Stauberuptionen" (EULE) beschäftigen sich Wurm und seine Kollegen mit Prozessen, die hauptsächlich in protoplanetaren Staubscheiben um junge Sterne von Bedeutung sind, allerdings auch auf dem Mars eine Rollen spielen und dort für eine staubige Atmosphäre sorgen können. Dafür experimentierten die Forscher am Fallturm der Universität Bremen. Er ermöglicht in einer 110 Meter hohen Vakuumröhre für kurze Zeit Experimente in Schwerelosigkeit.

Bei ihren Tests entdeckte Wurm und sein Team mehr zufällig, dass der Mars offenbar ganz besondere "Fähigkeiten" hat: Sein Boden pumpt Gas effektiv durch die oberen Bodenschichten. Verantwortlich dafür sind hauptsächlich zwei Faktoren: Zunächst ist da der besondere Atmosphärendruck. "Gas kann sehr effizient von einer kalten zu einer warmen Seite strömen. Das ist aber nur möglich, wenn der Druck in einem ganz bestimmten Bereich liegt - nämlich bei wenigen Millibar. Auf der Erde ist er etwa hundert Mal größer, weshalb der Austausch durch das Erdreich hier so nicht funktioniert", erklärt Wurm. "Der Mars allerdings hat diesen idealen Atmosphärendruck auf der Oberfläche. Als einziger im Sonnensystem."

Der zweiter Faktor ist das Klima: Tagsüber heizt die Sonne den Wüstenplaneten auf. Die Schichten unter seiner Oberfläche sind aber noch kühl von der kalten Nacht (bis zu minus 85 Grad Celsius). Dies und der ideale Druck führen dann dazu, dass Kohlendioxid und andere flüchtige Stoffe praktisch aus dem Boden gedrückt werden. In schattigen Gegenden dagegen werden sie hineingesogen. "Die Fallkapsel bietet etwa neun Sekunden Schwerelosigkeit", berichtet Projektmitarbeiterin Caroline de Beule. "In dieser Zeit sieht man anhand von Tracerpartikeln sehr gut, wie Gas aus der Oberfläche eines beleuchteten Staubbetts austritt und im Schatten wieder in die Stauboberfläche eintritt."

Das neue Phänomen wird die Astrophysiker weiter beschäftigen. Sie wollen ihre Experimente ausweiten, um, so Wurm,  "unseren Nachbarn besser zu verstehen". Dass in schon 20 Jahren ein Mensch seinen Fuß auf den staubigen Boden des roten Planeten setzen könnte, fände Wurm zwar "prima", hält solche Vorhersagen aber für "sehr spekulativ“.

Über ihre Resultate berichteten die Wissenschaftler jetzt in einem Artikel in der Fachzeitschrift Nature Physics.