Wettervorhersage für den Mars

Auf der Nordhalbkugel des Mars kommt es im Winter zu Schneefällen aus Kohlendioxidkristallen. Diese Wetterereignisse hängen mit einem besonderen Phänomen der Marsatmosphäre zusammen: Einer periodischen Schwankung von Druck, Temperatur und Windstärke, die sich wellenartig auf dem Planeten ausbreitet. Dadurch sind die Schneefälle gut vorhersagbar wie Forscher in der Zeitschrift „Geophysical Research Letters“ zeigen konnten.

Die Pole des Mars sind von Eis bedeckt, besonders am Nordpol ist die Eiskappe ausgeprägt und dehnt sich im Winter bis zu 70 Grad nördlicher Breite aus. Im Marssommer besteht die Polkappe hauptsächlich aus Wassereis, das auf dem Mars nie schmilzt. Im Marswinter aber sinken die Temperaturen unter Minus 128 Grad und es wird kalt genug für eine Schicht aus Kohlendioxideis. „Das saisonale Eis des Mars, das nur im Winter auftritt, hat zwei Ursprünge. Ein Teil des Kohlendioxids aus der Atmosphäre kondensiert direkt an der Oberfläche – ähnlich wie sich auf der Erde bei klarem, kalten Wetter eine Frostschicht bildet. Ein anderer gefriert in der Atmosphäre zu winzigen Eiskristallen, die Wolken bilden, und fällt als Schnee herunter.“ erklärt Paul Hartogh vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Kaltenberg-Lindau.

Nun hat das internationale Forscherteam um Takeshi Kuroda von der Tohoku Universität in Japan einen Zusammenhang zwischen den Schneefällen und einem periodischen Wetterphänomen festgestellt und zur Wettervorhersage ausgenutzt. Temperatur, Druck und Windstärke ändern sich im Marswinter wellenartig und mit großer Regelmäßigkeit. Ein ähnliches Phänomen, die planetaren Wellen, kommen auch in der Erdatmosphäre vor. Sie sind jedoch viel schwächer ausgeprägt und nicht so konstant. Während des nördlichen Marswinters breiten sich die planetaren Wellen mit einer festen Periode von fünf bis sechs Tagen aus. Durch die Schwankungen fällt die Temperatur auf dem Mars daher regelmäßig unter -128 Grad, sodass es zum ausfrieren von Kohlendioxid kommt.

Um das Marswetter zu simulieren nutzten die Wissenschaftler ein Klimamodell, dass sich schon für die Erde bewährt hat und passten es an die Marsatmosphäre an. „Die Rechnungen müssen vor allem die große Menge an Staub berücksichtigen, der sich in der Atmosphäre des roten Planeten findet“, sagt Kuroda. Zudem besteht die Atmosphäre auf dem Mars zu fünfundneunzig Prozent aus Kohlendioxid.

Während es auf der Erde völlig unmöglich ist, verlässliche Wettervorhersagen für Wochen im Voraus zu machen, lassen sich die Schneefälle auf dem Mars zwanzig bis vierzig Tage vorher erkennen. Für Marsmissionen kann das eine wichtige Information sein, damit zum Beispiel Fahrzeuge zur Erkundung der Oberfläche den heftigsten Schneefällen ausweichen können.