Was Staub und Wolken auf dem Mars bewirken
Der Mars birgt noch viele Geheimnisse. Eine der größten unbeantworteten Fragen zum Roten Planeten ist jedoch die Rolle des Staubs, der überall vorhanden ist und manchmal den gesamten Planeten in heftigen Stürmen umhüllen kann. „Staub- und Wolkenvorkommen können vom Weltraum aus beobachtet werden, sogar von der Erde aus, sodass ihre Klimatologie relativ gut bekannt ist: Saisonale Merkmale sind jedes Jahr in bestimmten Regionen zu beobachten“, erklärt Ann Carine Vandaele, Leiterin der Abteilung Sonnenstrahlung in der Atmosphäre am Royal Belgian Institute for Space Aeronomy. „Die genaue Beschaffenheit des Staubs ist jedoch immer noch nicht geklärt, ebenso wenig wie die Frage, wie Staub und Wolken mit dem Rest der Atmosphäre in Wechselwirkung treten, wie sie den Wärmeaustausch vorantreiben und wie sie sich auf die Abströmungsprozesse auswirken, die zum Verlust der Atmosphäre in den Weltraum führen“, fügt Vandaele hinzu, die das Projekt ROADMAP koordiniert. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ROADMAP kombinierten die Forschenden Laborexperimente, die Modellierung spezifischer Phänomene, die Analyse von Weltraumdaten und die Modellierung der globalen Zirkulation, um unser Verständnis des Einflusses von Staub und Wolken auf die Marsatmosphäre zu verbessern.
Synergetischer Ansatz zur Lösung des Staubproblems
Die zentrale Idee von ROADMAP bestand darin, einen synergetischen Ansatz zu verfolgen, indem das Problem aus verschiedenen Perspektiven betrachtet wird. Das Projekt vereinte die Laborgemeinschaft, deren wissenschaftlich Tätige die Referenzdaten kennen und verstehen und wissen, wie sie das meiste aus ihren Experimenten herausholen können; Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die an Weltraummissionen beteiligt sind und die Feinheiten ihrer Instrumente kennen, und Forschende, die numerische Modelle entwickeln und wissen, welche Daten am wichtigsten und wie die Ergebnisse am besten zu interpretieren sind. Die Ergebnisse der Laborexperimente unterstützten das Team bei der Erkundung verschiedener Forschungsfragen, etwa, ob die Genauigkeit der Erfassung der Staub- und Wolkeneigenschaften optimierbar ist, ob Staub, Wassereis und CO2-Eis besser unterschieden und ob die Simulationen von Staubpartikeln in einem globalen Zirkulationsmodell verbessert werden können. Die Forschenden suchten zudem nach zusätzlichen Informationen über die Funktion von Staub in der Atmosphärendynamik und prüften, ob die Temperatur besser zu simulieren sein könnte, die ein entscheidender Parameter bei der Messung der Häufigkeit von Spurengasen aus atmosphärischen Beobachtungen ist.
Windgetriebenen Staub besser verstehen
Im Labor unter Marsbedingungen konnte das Team mit Erfolg die windgetriebene Staubaufwirbelung beobachten. Es wurde nachgewiesen, dass dieser Vorgang entweder durch Kollisionen von windgetriebenem Sand oder direkt durch den Wind auftreten kann, wenn die Staubschicht dick genug ist. „Das bedeutet, dass die Tiefe des Staubs ein wichtiger Faktor dafür ist, wie anfällig eine Oberfläche für die Staubbildung durch Windeinwirkung ist“, erklärt Vandaele. Die windgetriebene Staubentwicklung wurde nun gleichermaßen im Labor, ausgelöst durch den Aufprall von abrasivem Sand, beobachtet. „Diese Beobachtung unterstützt die Idee, dass hier die Quelle des Staubs auf dem Mars zu finden ist und hilft uns, den gesamten Lebenszyklus des Staubs zu verstehen“, fügt Vandaele hinzu.
Mehr Wissen über den Mars
Die Forschenden hoffen, im Zuge des Projekts ROADMAP beweisen zu können, dass Labormessungen eine Voraussetzung für den Erfolg von Weltraummissionen sind. Diese Labormessungen werden an Analoga durchgeführt, unseren besten Proben, die auf der Erde auf der Grundlage unserer begrenzten Kenntnisse konstruiert wurden. Vandaele merkt an, dass die Projektarbeit ergeben hat, dass diese Messungen zwar die beobachteten dynamischen Eigenschaften von Staub angemessen wiedergeben, aber nicht die durch Fernerkundung gewonnenen Spektralbeobachtungen erklären können. „ROADMAP hat gezeigt, dass nichts die im Boden verborgene Wahrheit ersetzen kann, was in unserem Fall Proben sind, die direkt vom Mars stammen“, betont sie.
Schlüsselbegriffe
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