Die besten Bilder von Sanddünen auf dem Planeten Mars

Am 17. November 2011 veröffentlichte die NASA neue Bilder, die zeigen, dass Winde die unberührten Sanddünen des Planeten Mars antreiben – dass sie in Bewegung sind – wie man auf einer windigen Wüstenwelt vielleicht nur logisch denken könnte.


Oder ist das so logisch?Staubwird leicht um den Roten Planeten geweht. Es gibt manchmal planetenweite Staubstürme, die irdische Beobachter seit Anfang des 20. Jahrhunderts durch Teleskope sehen. Sand ist jedoch schwerer, und die dünne Atmosphäre des Mars bedeutet, dass starke Winde erforderlich sind, um Sandkörner zu bewegen. Und während Winde bekanntermaßen zur Dünenbewegung auf der Erde beitragen, hatten Computersimulationen der Marsatmosphäre darauf hingewiesen, dass es dort selten starke Winde geben würde.

Marssand bewegt sich über einen Zeitraum von Jahren in vielen Teilen des Mars. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Univ. von Arizona/JHUAPL


Dennoch bewegen sich die Sandkörner aufgrund des Windes über die Oberfläche vieler Teile des Mars. Das obige Bild zeigt eine gewellte Dünenfront im Herschel-Krater – südlich des Mars-Äquators im kraterüberzogenen Hochland des Mars. Mit dem Mars Reconnaissance Orbiter der NASA hat sich die Dünenfront zwischen dem 3. März 2007 und dem 1. Dezember 2010 um durchschnittlich zwei Meter (etwa zwei Yards) bewegt. Sehen Sie das Wellenmuster auf der Dünenoberfläche? Das Muster hat sich zwischen den beiden Bildern komplett verändert.

Bilder des Mars Reconnaissance Orbiter der NASA, der 2005 von der Erde gestartet wurde, zeigen Sanddünen und Wellen, die sich über die Marsoberfläche bewegenDutzende von Standorten. Die hochentwickelte HiRISE-Kamera des Orbiters hat diese Bilder von Treibsand aufgenommen. Die sandige Oberfläche des Planeten ist eindeutig dynamischer, als die Planetenwissenschaftler einst dachten. Nathan Bridges ist Planetenwissenschaftler am Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University und Hauptautor eines Artikels überplanetenweite Sandbewegung auf dem Marsveröffentlicht am 14. November 2011 in der Zeitschrift Geology. Er sagte:

Der Mars hat entweder mehr Windböen, als wir bisher wussten, oder die Winde sind in der Lage, mehr Sand zu transportieren. Früher hielten wir den Sand auf dem Mars für relativ unbeweglich, daher verändern diese neuen Beobachtungen unsere gesamte Perspektive.

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Exotische Sanddünen auf dem Mars, gesehen im Jahr 2001. Wissenschaftler fragten sich, ob sie wie die Mondoberfläche in der Zeit eingefroren waren. Bildquelle: Malin Space Science Systems, MGS, JPL, NASA

Sanddünen sind ein häufiges Merkmal auf der Marsoberfläche und können exotisch wirken, wie im obigen Bild. Dieses Bild wurde von Mars Global Surveyor (MGS) aufgenommen. Es war das Astronomiebild des Tages (APOD) für den 26. Februar 2001, in dem die dunklen Dünen oben mit „Haizähnen“ verglichen wurden. Diese Dünen befinden sich im Proctor-Krater, einem 170 Kilometer breiten Krater, der vor mehr als 35 Jahren von Mariner 9 erstmals Sanddünen beherbergte. Das Bild veranschaulicht die komplexe Beziehung zwischen Mars-Sanddünen und dem Wind, aber niemand war sich bei der Aufnahme dieses Bildes vor 10 Jahren sicher, ob die Winde auf dem Mars noch stark genug wehten, um die Dünen in Echtzeit zu bewegen.

Der Mars Global Surveyor, der von 1997 bis 2006 in Betrieb war, gab uns erste Hinweise darauf, dass sich Marsdünen bewegen. Den Kameras der Raumsonde fehlte jedoch die Auflösung, um die Veränderungen definitiv zu erkennen. Die Mars Exploration Rovers der NASA entdeckten bei ihrer Landung auf der Oberfläche des Roten Planeten im Jahr 2004 auch Hinweise auf Sand. Das Missionsteam war überrascht, Sandkörner auf den Sonnenkollektoren der Rover zu sehen. Sie sahen auch, wie sich die Spurmarkierungen der Rover mit Sand füllten. Dennoch blieb das Ausmaß der Sandbewegung über den Mars schwer fassbar.

Dünen in der Nähe des Nordpols des Mars, gesehen im Jahr 2009. Es wurde festgestellt, dass sie sich bewegen, wenn das Trockeneis des Mars verdunstet. Bildquelle: HiRISE


Das obige Bild stammt aus dem Jahr 2009. Es zeigt eine andere Art und Weise, wie sich Dünen auf dem Mars in der Vergangenheit bewegten – nicht durch Wind, sondern durch einen anderen Prozess. Es wurde beobachtet, dass sich einige Dünen in der Nähe der Polargebiete des Mars bewegen, wenn das Kohlendioxideis (Trockeneis) auf dem Mars direkt von einem festen in einen gasförmigen Zustand übergeht – ohne dazwischen einen flüssigen Zustand wie bei Wassereis.

Verschiedene Studienvon Mary C. Bourke charakterisierte in diesem Jahr die Sanddünen des Mars, insbesondere durch den Vergleich mit den Dünen des kalten Klimas in der Antarktis. Der Nordpol des Mars ist von einer riesigen zirkumpolaren Region aus Sanddünen umgeben. Diese Dünen existieren bei mittleren Jahrestemperaturen von -80°C, sind 70 % des Jahres von Frost bedeckt und unterliegen jährlichen Schneefällen. Auf der Erde enthalten Sanddünen in kalten Regionen oft Sand, Schnee und Eis. Die HiRISE-Kamera nimmt auch Bilder dieser Marsdünen auf. Anhand von Daten aus der Antarktis und anderen Wüsten in kalten Regionen konnte Bourke vermuten, dass Dünen in der Nordpolarregion des Mars auch Schnee- und Eisablagerungen enthalten können.

An manchen Stellen auf dem Mars fließt Sand wie eine Flüssigkeit. Bildnachweis: HiRISE, MRO, LPL (U. Arizona), NASA

Ich glaube, ich liebe das Bild oben am meisten. Es ist ein weiteres HiRISE-Kamerabild, das 2009 vom Mars Reconnaissance Orbiter aufgenommen wurde, als Planetenwissenschaftler begannen, die wirklich dynamische Qualität der Dünen zu erahnen – aber immer noch nicht sicher waren, wie weit die Dünenbewegung auf dem Mars verbreitet ist.


Was ist dieses Bild? Es sieht aus wie fließende Flüssigkeit. Auf dem Mars gefrieren echte Flüssigkeiten und verdampfen schnell in der dünnen Marsatmosphäre. Aber anhaltende Winde lassen große Sanddünen deutlich fließen und sogar wie eine Flüssigkeit tropfen, wie oben gezeigt.

Also – bis jetzt –aktive Sanddünen in vielen Teilen des Marswar nicht bestätigt worden. Das ist die große Ankündigung dieser Woche, und es ist in der Tat faszinierend.

Es scheint jedoch nichtalledes Sandes auf dem Mars bewegt sich, wenn der Wind weht. Die Studie vom 14. November 2011 identifiziert auch mehrere Gebiete, in denen sich Sand auf dem Mars nicht bewegt hat. Die Wissenschaftler sagen, die unbewegten Sanddünen könnten größere Körner haben oder ihre Oberflächenschichten könnten miteinander verkittet sein. Oder sie bewegen sich auf längeren Zeitskalen, ausgelöst durch Klimazyklen auf dem Mars, von denen angenommen wird, dass sie Zehntausende von Jahren dauern. Diese Wissenschaftler sagten:

Die Neigung der Marsachse relativ zu seiner Orbitalebene kann dramatisch variieren. Dies, kombiniert mit der ovalen Form der Marsbahn, kann extreme Veränderungen des Marsklimas verursachen, die viel stärker sind als auf der Erde. Der Mars war vielleicht einst warm genug, dass das jetzt in den polaren Eiskappen gefrorene Kohlendioxid frei gewesen sein könnte, um eine dickere Atmosphäre zu bilden, was zu stärkeren Winden führte, die Sand transportieren können.

Was werden wir als nächstes lernen?

Fazit: Astronomen beobachten seit vielen Jahrzehnten durch Teleskope Staubstürme auf dem Mars, aber Raumfahrzeuge haben auch das Vorhandensein von Sanddünen auf dieser kalten, trockenen Wüstenwelt enthüllt. Bisher war nicht bekannt, wie weit die dünne Marsatmosphäre die gröberen Sandkörner – im Gegensatz zum feinen Staub – aufnehmen und bewegen kann. Aber Bilder der HiRISE-Kamera des Mars Reconnaissance Orbiter zeigen, dass der Wind Sand auf dem Mars in Echtzeit an Dutzenden von Orten auf dem Mars bewegt. Die Studie wurde am 14. November 2011 in der Fachzeitschrift Geology veröffentlicht.