Klimageschichte des Mars spiegelt sich in den Polkappen
Variierende Drehachse und Sonneneinstrahlung für wechselhaftes Klima verantwortlich.
Nicht nur auf der Erde lagern sich verschiedene Schwebstoffe im ewigen Eis ab und ermöglichen damit Klimaforschern die Rekonstruktion vergangener Zeiten. Auch an den Polkappen des Mars können Forscher unterschiedliche dicke Schichten aus Staub und Eis ausmachen. Zwar gibt es noch keine Roboter, die direkte Bohrungen vornehmen können. Doch stattdessen lässt sich die Verwitterungszone an den vereisten Polkappen untersuchen. Mit Hilfe von Aufnahmen der Eisschichten an den Marspolen konnte internationales Team von Wissenschaftlern nun ermitteln, wie sich in den letzten Millionen Jahren das dortige Klima verändert hat.
Abb.: Die nördliche Polkappe des Mars im ganzen (a) und zweifach hereingezoomt (b). Die feinen Rinnen in (c) wurden zur Bestimmung der Klimageschichte herangezogen. (Bild: NASA, JPL / MSS / U. Arizona)
Der Mars besitzt eine recht wechselhafte Klimageschichte. Dies beruht im wesentlichen auf dem Einfluss der Sonne, denn die Drehachse des Mars ist nicht so stabil wie die der Erde. Sie variiert mit mehreren Zyklen mit Perioden von einigen Tausend bis zu einigen Millionen Jahren. Durch die unterschiedliche Sonneneinstrahlung kommt es vor allem an den Polen zu stark variierendem Klima.
Das Klimasystem des Mars ist viel einfacher als das der Erde. Er besitzt keine Ozeane und keine Biosphäre, sondern lediglich eine sehr dünne Atmosphäre. Sie besteht zu gut 95 Prozent aus Kohlendioxid. Der sehr geringe Luftdrucks entspricht dem der Erde in 35 Kilometern Höhe. Deshalb ist trotz des hohen Kohlendioxidanteils der Treibhauseffekt schwach und die mittlere Temperatur liegt nur bei minus 55 Grad Celsius, an den Polen noch tiefer. Dementsprechend sind dort große Mengen gefrorenes Kohlendioxid und Wassereis gespeichert. Am Nordpol besitzt die Eiskappe einen Durchmesser von rund 1000 Kilometern, die am Südpol ist deutlich kleiner.
An den Marspolen wechseln sich Eis- und Staubschichten unterschiedlicher Dicke ab. Mit Hilfe mathematischer Modelle konnten die Forscher ermitteln, dass über tausende Jahre abwechselnd Eis abgelagert wurde mit einer Rate von circa einem halben Millimeter pro Jahr. Dann gab es wieder lange wärmere Perioden mit stärkerer Schiefneigung der Planetenachse, in denen Staub auf den Eispanzer fiel. Dieser Staub schützte das darunter liegende Eis vor der Sonne, sodass die Eiskappe am Nordpol auf eine vermutete Dicke von beeindruckenden fünf Kilometer anwachsen konnte. Der Eispanzer am Südpol wird nur auf anderthalb Kilometer geschätzt.
Laut den Ergebnissen der Studie ist die nördliche Polkappe in der letzten Million Jahre um etwa 500 Meter dicker geworden. Weiterhin konnten die Forscher an den Schmelzzonen, die im Sommer auftauen, 30 Meter dicke Ablagerungsschichten ausmachen. Diese Schichten deuten ebenfalls auf die 99.000 bis 120.000 Jahre langen Zyklen der Marsachse hin, die zu unterschiedlichen meteorologischen Bedingungen führen.
Dirk Eidemüller
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