Ein jahreszeitlich bedingtes Ungleichgewicht in der Menge der vom Planeten Mars absorbierten und freigesetzten Sonnenenergie ist wahrscheinlich die Ursache für die Staubstürme, die Beobachter schon lange faszinieren, berichtet ein Forscherteam.
Das extreme Ungleichgewicht im Energiehaushalt des Mars (ein Begriff, der sich auf die Messung der Sonnenenergie bezieht, die ein Planet von der Sonne aufnimmt und dann als Wärme abgibt) wurde von den Forschern der University of Houston, Liming Li, außerordentlicher Professor für Physik, Xun Jiang, Professor für Atmosphärenwissenschaften, und Ellen Creecy, Doktorandin und Hauptautorin eines Artikels, der diese Woche in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht wird, dokumentiert.
“Eine unserer interessantesten Erkenntnisse ist, dass der Energieüberschuss – mehr Energie wird absorbiert als emittiert – einer der Entstehungsmechanismen der Staubstürme auf dem Mars sein könnte. Wenn wir verstehen, wie dies auf dem Mars funktioniert, könnte dies Aufschluss darüber geben, welche Rolle der Energiehaushalt der Erde bei der Entstehung von schweren Stürmen, einschließlich Hurrikans, auf unserem eigenen Planeten spielt”, so Creecy.
Die dünne Atmosphäre und die sehr elliptische Umlaufbahn machen den Mars besonders anfällig für große Temperaturunterschiede. Er absorbiert extreme Mengen an Sonnenwärme, wenn er der Sonne in der Perihelzeit (Frühling und Sommer für die südliche Hemisphäre des Mars) am nächsten kommt, was der gleiche extreme Teil der Umlaufbahn ist, in dem die Staubstürme auftreten. Je weiter sich der Mars auf seiner Umlaufbahn von der Sonne entfernt, desto weniger Sonnenenergie wird von dem Planeten absorbiert. Das gleiche Phänomen tritt auch auf der Erde auf, aber die Forscher fanden heraus, dass es auf dem Mars besonders extrem ist.
Auf der Erde lassen sich Energieungleichgewichte je nach Jahreszeit und Jahr messen, und sie spielen eine entscheidende Rolle bei der globalen Erwärmung und dem Klimawandel. In einem separaten Projekt untersuchen Creecy und ihre Kollegen, ob das Energieungleichgewicht auf dem Mars auch auf längeren Zeitskalen existiert, und wenn ja, welche Auswirkungen es auf den Klimawandel auf dem Planeten hätte.
“Der Mars ist kein Planet, der über echte Energiespeichermechanismen verfügt, wie wir sie auf der Erde haben. Unsere großen Ozeane beispielsweise helfen, das Klimasystem ins Gleichgewicht zu bringen”, so Creecy.
Dennoch gibt es auf dem Mars Anzeichen dafür, dass es einst reichlich Ozeane, Seen und Flüsse gab. Was ist also passiert? Es ist nicht geklärt, warum oder wann der Planet zu einem heißen, staubigen Globus mit einer Fülle von Eisenoxid – eigentlich Rost – wurde, dessen gelbbraune Farbe die Beobachter vor Jahrhunderten dazu inspirierte, ihn den Roten Planeten zu nennen.
“Früher gab es auf dem Mars Ozeane und Seen, doch später kam es zu einer globalen Erwärmung und einem Klimawandel. Irgendwie hat der Mars seine Meere und Seen verloren. Wir wissen, dass der Klimawandel jetzt auch auf der Erde stattfindet. Was können wir also aus den Erfahrungen auf dem Mars für die Zukunft der Erde lernen?”, fragte Li.
Creecy und ihre Kollegen kamen zu ihren Schlussfolgerungen, indem sie die Daten von vier Jahren (das sind Marsjahre, die ungefähr acht Erdenjahren entsprechen) der Marsumlaufbahnen und -temperaturen mit den Bedingungen verglichen, die von den NASA-Missionen dokumentiert wurden.
Für Planetenfans sei angemerkt, dass ein Großteil der Daten kostenlos auf der NASA-Website Planetary Data Systems abgerufen werden kann, obwohl einige Informationen nur für Forscher zugänglich sind. Sie arbeiteten auch mit NASA-Wissenschaftlern zusammen, darunter mehrere, die an früheren Missionen maßgeblich beteiligt waren, darunter der Mars Global Surveyor und die beiden Rover Curiosity und Insight, die immer noch vor Ort im Einsatz sind.
“Wenn wir unsere Augen für ein weites Feld öffnen, ist die Erde nur ein Planet. Mit nur einem Punkt können wir nie ein vollständiges Bild sehen. Wir müssen alle Punkte, alle Planeten, betrachten, um ein vollständiges Bild von der Entwicklung unserer eigenen Erde zu erhalten. Es gibt viele Dinge, die wir von den anderen Planeten lernen können”, sagte Li. “Wenn wir die Geschichte des Mars studieren, können wir eine Menge lernen. Was ist der Klimawandel? Wie sieht die Zukunft unseres Planeten aus? Wie ist die Entwicklung der Erde? Es gibt so viele Dinge, die wir von anderen Planeten lernen können.”
Neben Creecy, Li und Jiang waren Michael Smith vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, MD, David Kass und Armin Kleinböhl, beide vom Jet Propulsion Laboratory am California Institute of Technology, und Germán Martínez vom Lunar and Planetary Institute in Houston als Koautoren an dem Artikel beteiligt.
Datum: Mai 16, 2022
Quelle: Universität von Houston
Journal Reference:
- Ellen Creecy, Liming Li, Xun Jiang, Michael Smith, David Kass, Armin Kleinböhl, Germán Martínez. Mars’ emitted energy and seasonal energy imbalance. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022; 119 (21) DOI: 10.1073/pnas.2121084119