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Eine riesige Marswolke – und vielleicht braucht sie dafür keinen Staub
Die bis zu 1.800 Kilometer lange Arsia Mons Wolke könnte teilweise entstehen, wenn Wasserdampf ohne Staub direkt zu Eis wird. Die Wolke zeigt sich im marsianischen Frühling und Sommer der Südhalbkugel meist rund um den Sonnenaufgang und verschwindet innerhalb weniger Stunden.
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Forschungsantwort
Wichtige Erkenntnisse
- Die bis zu 1.800 Kilometer lange Arsia Mons Wolke könnte teilweise entstehen, wenn Wasserdampf ohne Staub direkt zu Eis wird.
- Die Wolke zeigt sich im marsianischen Frühling und Sommer der Südhalbkugel meist rund um den Sonnenaufgang und verschwindet innerhalb weniger Stunden.
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Eine Wolke, die sich über dem Mars bis zu 1.800 Kilometer weit nach Westen erstreckt, lässt sich offenbar nicht allein mit Staub erklären. Eine Studie, die Beobachtungen der ESA-Raumsonde Mars Express mit einem Wettermodell des Roten Planeten kombiniert, legt nahe: Ein Teil ihres langen Schweifs könnte durch homogene Nukleation entstehen. Dabei wird Wasserdampf direkt zu Eis, ohne sich zuvor an Staub oder andere Teilchen anzulagern. Mit diesem Prozess bildet die Simulation den Schweif besser ab. Dass Eis auf diese Weise tatsächlich in der Wolke entsteht, wurde allerdings nicht direkt beobachtet. 10
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Eisbildung ohne Staub als Ausgangspunkt
Bei der üblichen heterogenen Nukleation entstehen Eiskristalle oder Tröpfchen an bereits vorhandenen Teilchen, etwa Staub. Dieser Vorgang gilt als gängige Erklärung für die Wolkenbildung auf der Erde und wurde auch für Marswolken angenommen. Doch Simulationen, die nur eine solche teilchengebundene Eisbildung berücksichtigten, konnten den langen Schweif der Arsia-Mons-Wolke nicht nachbilden. Erst als die Forschenden homogene Nukleation in das Modell aufnahmen, passte das Ergebnis besser zu den Beobachtungen. 10
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Arsia Mons ist ein rund 20 Kilometer hoher Vulkan. Luftströmungen über dem Berg können feuchte Luft innerhalb weniger Minuten um mehrere Kilometer anheben. Beim raschen Aufsteigen kühlt die Luft stark ab: In den Bedingungen der Studie sank die Temperatur um etwa 30 Grad Celsius in zehn Minuten. In rund 45 Kilometern Höhe, wo nur wenig Staub vorhanden ist, berechnet das Modell eine extreme Übersättigung – die Luft enthält dann weit mehr Wasserdampf, als sie bei gewöhnlicher Sättigung halten würde. Die genannten Werte beschreiben Modellbedingungen, nicht Messungen einzelner Eiskristalle. 4
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Warum die Wolke am Morgen erscheint
Die Arsia-Mons-Wolke ist ein wiederkehrendes Phänomen im Frühling und Sommer der südlichen Marshemisphäre. Sie beginnt nahe dem Vulkan, breitet sich nach Westen aus und verblasst innerhalb weniger Stunden, wenn sich die Atmosphäre am Morgen erwärmt. Weil sie so kurzlebig ist, kann sie bei Beobachtungen leicht übersehen werden. 5
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Mars Express machte die Wolke 2018 bekannt; später entdeckten Forschende sie auch auf Archivaufnahmen der NASA-Mission Viking 2 aus den 1970er-Jahren. Dass sie damals kaum Beachtung fand, könnte mit ihrem kurzen täglichen Auftreten zusammenhängen. Mars Express und der ExoMars Trace Gas Orbiter können das Zeitfenster am Morgen beobachten. Viele andere Marsorbiter erfassen den Planeten dagegen häufig am Nachmittag – dann ist die Wolke bereits verschwunden. 5
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Eine plausible Erklärung, aber noch kein endgültiger Nachweis
Die Simulation spricht dafür, dass homogene Nukleation den langen Schweif erklären könnte. Sie bildet jedoch weiterhin nicht alle beobachteten Eigenschaften der Wolke ab. Weitere Beobachtungen und Verbesserungen der Modelle sind nötig, um zu prüfen, wie gut der vorgeschlagene Prozess ihren gesamten Lebenszyklus beschreibt. 10
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Homogene Nukleation wurde auch für die Erde und die Venus als Möglichkeit diskutiert. Laut den Berichten zur Studie war sie jedoch bislang in keiner planetaren Atmosphäre beobachtet worden. Sollte sich der Prozess auf dem Mars bestätigen, wäre das ein Hinweis darauf, dass Wolkenmodelle für andere Welten unter extremen Bedingungen auch eine Eisbildung ohne Staub berücksichtigen müssen. 10
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Die bis zu 1.800 Kilometer lange Arsia Mons Wolke könnte teilweise entstehen, wenn Wasserdampf ohne Staub direkt zu Eis wird.
Was sind die wichtigsten Punkte, die zuerst validiert werden müssen?
Die bis zu 1.800 Kilometer lange Arsia Mons Wolke könnte teilweise entstehen, wenn Wasserdampf ohne Staub direkt zu Eis wird. Die Wolke zeigt sich im marsianischen Frühling und Sommer der Südhalbkugel meist rund um den Sonnenaufgang und verschwindet innerhalb weniger Stunden.
Quellen
independent.co.ukMars's strangest cloud is even weirder than we thought, scientists say
esa.intMars's oddest cloud may be even odder than we thought - ESA
russpain.comMars cloud defies expectations with an extreme ice-forming process
mashable.comMars dust doesn't explain one of the solar system's weirdest clouds