Forscher liefern neue Erkenntnisse zu Eiskappen auf dem Mars

Auf den Mars-Polen haben sich im Laufe von 510.000 Jahren dicke Eiskappen aus CO2 und Wasser gebildet. Welche Auswirkungen sie auf die Mars-Oberfläche haben können, darüber haben die Caltech-Forscher Robert B. Leighon und Bruce C. Murray schon im Jahr 1966 spekuliert. Sie hatten die Theorie aufgestellt, dass diese Eisschichten den atmoshärischen Druck steuern würden. Bis jetzt konnte die Theorie aber nicht verifiziert werden.

Eine neue Studie eines Forscherteams rund um Peter Buhler von Caltech, von JPL und der University of Colorado deutet darauf hin, dass die Theorie wahr sein könnte, wie Phys.org berichtet. Die Studie wurde im Journal Nature Astronomy veröffentlicht.

Sonnenlicht hat Einfluss

Die Mars-Atmosphäre besteht aus mehr als 95 Prozent Kohlendioxid. Mit 0,00636 Bar ist der Atmosphärendruck auf dem roten Planeten deutlich kleiner als auf der Erde mit 1 Bar. Murray und Leighton hatten vermutet, dass dieser Druck während der Mars-Umkreisung um die Sonne jedoch schwankt – je nachdem, wie die Pole dem Sonnenlicht ausgesetzt sind.

Direktes Sonnenlicht auf der CO2-Eisschicht bewirkt, dass sich ihr fester Zustand direkt in einen gasförmigen verwandelt, ohne dazwischen flüssig zu werden. Dieser Prozess wird Sublimation genannt. Im Verlauf von zehntausenden Jahren kann der Atmosphärendruck auf dem Mars zwischen einem Viertel des heutigen Wertes und dem doppelten Wert von heute schwanken, sagen die Forscher voraus.

Mehrere Schichten

Für die neue Studie hat das Team den Südpol des Mars‘ genauer unter die Lupe genommen. Dort befindet sich eine dicke CO2- und Wassereiskappe aus mehreren Schichten. Diese Ablagerung besteht aus so viel Kohlendioxid wie die gesamte heutige Mars-Atmosphäre enthält. Grundsätzlich ist eine solche Schichtenformation nicht möglich, weil Wassereis thermal stabiler ist als CO2-Eis und somit unter dem Kohlendioxid liegen müsste.

Diese Ablagerung hat sich nach dem neuen Modell von Buhler aus einem Zusammenspiel dreier Faktoren gebildet: Die sich ständig ändernde Schrägstellung des Planeten bei seiner Rotation, der Unterschied, wie Wassereis und CO2-Eis das Sonnenlicht reflektieren und die Erhöhung des atmosphärischen Drucks, wenn das CO2-Eis gasförmig wird.

Ewiger Kreislauf

Die genaue Erklärung: Innerhalb von 510.000 Jahren wurde der Südpol des roten Planeten unterschiedlichen Mengen an Sonnenlicht ausgesetzt. Die CO2-Eisschicht konnte sich aufbauen, wenn die Pole wenig Sonnenlicht abbekamen. Bei mehr Licht verwandelte sich das Eis in Gas. Sobald sich das CO2 wieder zu Eis formte, wurden kleine Mengen Wassereis miteingefroren. Und sobald die CO2-Schicht wieder gasförmig wurde, bliebt das stabile Wassereis übrig und bildete Schichten, ohne das CO2 gänzlich abzudichten.

Wird die CO2-Schicht wieder zu Gas, wächst in der Folge der Druck auf dem Mars. Gibt es wiederum weniger Sonnenlicht, bildet sich eine neue CO2-Eisschicht. Und so wiederholt sich der Prozess immer wieder. Mit diesen Erkenntnissen hoffen die Forscher, die Entwicklung des Mars-Klimas besser zu verstehen.