Schnelle Partikel Rätsel um Mars-Sandstürme gelöst

Auf dem Mars toben Sandstürme, die den gesamten Planeten einhüllen können. Wie sie aber in der dünnen Atmosphäre entstehen, war bislang ein Rätsel. Jetzt ist klar: Die Sandkörner fliegen viel weiter als auf der Erde - und erschaffen so atemberaubende Dünenlandschaften.


Auf dem Mars gibt es gewaltige Sandstürme, gegen die selbst die heftigsten irdischen Stürme wie laue Lüftchen wirken. Rätselhaft war bisher, warum es sie überhaupt gibt. Denn für die Entstehung eines Sturms sind zwei Mechanismen nötig: Ein Sandkorn wird vom Wind angehoben und beschleunigt - dann prallt es wieder auf den Boden und überträgt seine Energie auf neue Sandpartikel, die ihrerseits in die Luft springen. Saltation heißt dieser Vorgang im Fachjargon.

Da die Atmosphäre des Mars allerdings so dünn ist, wären dort für einen veritablen Sandsturm zehnmal höhere Windgeschwindigkeiten als auf der Erde nötig - was auf dem Roten Planeten aber nur extrem selten vorkommt. Wie also kommt es zu den großen Sandstürmen auf dem Mars?

Wissenschaftler um Murilo Almeida von der Universität von Ceará in Brasilien und Hans Herrmann von der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich haben in Modellrechnungen nun die Antwort gefunden: Aufgrund der geringeren Gravitation und der dünnen Atmosphäre fliegen Sandkörner auf dem Mars höher und weiter als auf der Erde. Die Partikel kommen bis zu zehnmal so hoch und legen dabei zum Teil die 100-fachen Distanzen zurück wie irdische Sandkörner.

Dünen wandern in 7000 Jahren einen Meter

Im Vergleich zur Erde hüpfen Sandkörner auf dem Mars deshalb nicht rund 15 Zentimeter, sondern einen bis fünf Meter hoch. Dabei legen sie Strecken von durchschnittlich 96 Metern zurück, während auf der Erde ein Sandkorn im Schnitt lediglich 54 Zentimeter weit fliegt. Zudem ist die längere Flugzeit der entscheidende Faktor für die Entstehung von Sandstürmen und Dünenwanderungen, berichten die Forscher im Fachmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences".

Der Grund für die starken Sandwanderungen auf dem Mars ist die eigenartige Flugbahn der Partikel, wie die Berechnungen der Wissenschaftler nun zeigten. Sie führt dazu, dass die Körnchen beim Aufprall auf den Boden fünf- bis zehnmal schneller sind als auf der Erde. Das wiederum hat eine Art katalytischen Effekt. Zwar werden für den Beginn einer Saltation tatsächlich die hohen Windgeschwindigkeiten benötigt. Um die Saltation jedoch aufrechtzuerhalten, reichen schon Geschwindigkeiten von nur etwa einem Meter pro Sekunde - und die sind auf dem Mars durchaus üblich.

Auf diese Weise lasse sich erklären, wie die von den Marsmissionen hin und wieder beobachteten Sandstürme entstehen, schreiben die Forscher. Auch die Wanderung der Dünen lässt sich mit diesen Daten berechnen: Eine 100 Meter lange und ebenso breite Düne braucht auf dem Mars knapp 7000 Jahre, um sich einen Meter vorwärts zu bewegen. Mit ihrem Computermodell wollen die Wissenschaftler in Zukunft auch die Bedingungen auf der Venus oder dem Saturnmond Titan simulieren sowie die Saltation auf der Erde genauer analysieren.

lub/ddp



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