Eiszeit auf dem Mars

Interpretationen der Klimazyklen auf dem roten Planeten

Auf dem Mars gab es in der Vergangenheit genauso wie auf der Erde starke klimatische Schwankungen. Neue Forschungen belegen, dass der Grund dafür in den schwankenden Bewegungen des Planeten zu finden ist.

Mars, Bild: Mars Global Surveyor/NASA

Der Mars regt seit langem die Fantasie der Menschheit intensiv an. Die Beschaffenheit seiner Oberfläche und die Entdeckung der Marskanäle sorgten seit der Jahrhundertwende für eine Fülle von Imaginationen über die grünen Männchen, die Marsmenschen, die ihn bewohnen. Längst ist klar, dass höhere Lebensformen dort nicht existieren, aber inzwischen ist der rote Planet ein heißer Kandidat, wenn es um den Nachweis des außerirdischen Lebens in primitiver Form geht (Vgl. Lebten auf dem Mars Myriaden von Mikroben?).

Die Astrophysiker interessiert aber noch viel mehr an unserem Nachbarplaneten. Der Mars gleicht in vielem der Erde und das macht ihn so spannend für die Wissenschaft. Neue Erkenntnisse lassen jetzt vermuten, dass er in seiner Entwicklungsgeschichte ähnliche langzeitige Klimaveränderungen erlebt hat wie unser blauer Planet.

Jaques Laskar und Benjamin Levrand von Astronomie et Systeme Dynamiques, IMC-CNRS sowie John F. Mustard von der Brown University in Providence veröffentlichten in Nature ihre Untersuchungen der Beschaffenheit der Eiskappe des Nordpols. Die dicke Eisschicht an den Polen der Erde hat die Spuren der globalen Klimaschwankungen aufgezeichnet und auf dem Mars scheint es ähnlich zu sein. Die Untersuchung der Polkappen ist eine Art Lesen der klimatischen Geschichte.

Die Eisdecke am Nordpol des Mars ist zerklüftet und türmt sich in spiralförmig angeordneten Lagen bis zu einer Höhe von 2,5 km übereinander. Die Polarkappe besteht aus Wassereis mit eingelagertem Staub, darunter befindet sich ein gigantisches Dünen-Feld aus Sand. Die Eisschicht am Südpol ist viel flacher und besteht aus Kohlendioxid-Eis, das wahrscheinlich über Eis aus Wasser gefroren ist.

Dreidimensionales Bild der nördlichen Polarkappe des Mars, Bild: NASA

Verantwortlich für die Veränderungen im marsianischen Klima sind astronomische Verhaltensänderungen des Planeten. Bei Verschiebungen der Umlaufbahn oder der Rotation um die eigene Achse hat sich auch das Wetter grundlegend geändert. Verantwortlich dafür sind die entsprechend verschieden starke Sonneneinstrahlung durch die Schwankungen in der Distanz zur Sonne.

Diese Fluktuationen sind aber im Fall des Mars viel umfassender als die der Erde, die durch die Schwerkraft des Mondes stabilisiert wird. Die Umlaufbahn des Mars schwankte in den letzten 10 Millionen Jahren dadurch sehr viel stärker. Der Planet hat genau wie die Erde sowohl wärmere Perioden wie Eiszeiten durchlebt (Vgl. Astronomical Theory of Climate Change)

Die Untersuchung des Teams um Laskar beruhen auf der hohen Auflösung der Kamera des Mars Global Surveyor, die genaue Messungen der Anordnungen und Beschaffenheit der Eislagen ermöglichte. Die Forscher sind sich sicher, dass die Polkappenbildung mit den dramatischen Auf und Abs des Klimas in Zusammenhang steht. Sie haben differenzierte Berechnungen der Umlaufbahn und der Eigenrotation durchgeführt und dabei die Korrelation zwischen der Lichtreflektion der Eisschicht einerseits und der variierenden Eisschichtdicke und Isolationswirkung andererseits miteinbezogen. Das sind Vorgänge, die von der Erde her bekannt und belegt sind.

Dabei kamen sie zudem zu dem Schluss, dass die nördliche Polarkappe unseres roten Nachbarn viel jünger ist, als bisher angenommen. Nach ihren Kalkulationen wächst das Eis jährlich um ungefähr 0,05cm, damit wäre der polare Eisberg insgesamt 5 Millionen alt. In der Polarkappe ist so viel Flüssigkeit zu Eis erstarrt, dass bei einem Abschmelzen der ganze Mars mehrere Meter tief unter Wasser stehen würde.

In seinem begleitenden News&Views-Artikel in Nature zeigt sich Alan D. Howard von der University of Virginia beeindruckt. Aber letzte Gewissheit werden erst weitere Forschungen bringen. Howard setzt dabei auf die neuen Missionen, die in naher Zukunft kommen sollen: "In der Zukunft könnten Raumfahrzeuge, die auf dem Planeten landen und in den abgelagerten Schichten Probebohrungen vornehmen, definitive Interpretationen der Klimazyklen auf dem Mars liefern." (Andrea Naica-Loebell)