Wo der Marsstaub herkommt

Wissenschaftler fanden heraus, dass der Staub, der einen Großteil von der Oberfläche des Mars bedeckt, überwiegend aus einer einzigen tausend Kilometer langen geologischen Formation in der Nähe des Äquators vom Roten Planeten stammt.

Eine Studie, die in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, fand eine chemische Übereinstimmung zwischen dem Staub in der Marsatmosphäre und einem Oberflächenmerkmal, das den Namen Medusae Fossae Formation trägt.

„Der Mars wäre nicht annähernd so staubig, wenn es nicht diese riesige Lagerstätte gäbe, die im Laufe der Zeit allmählich erodiert und wesentlich zur Verschmutzung des Planeten beiträgt“ sagte Co-Autor Kevin Lewis, Assistenzprofessor für Erd- und Planetenforschung an der Johns Hopkins Universität.

Im Film „Der Marsianer“ führt ein Staubsturm zu einer Reihe von Ereignissen, die einen Astronauten, der vom Schauspieler Matt Damon gespielt wird, am Mars stranden lässt. So wie im Film, hat der Staub auf dem Mars auch bei echten Missionen schon Probleme verursacht, auch beim Marsrover Spirit. Das feine, pulvrige Zeug kann in teure Instrumente und in Sonnenkollektoren gelangen, die für die Stromversorgung benötigt werden.

Auf der Erde wird der Staub durch Naturgewalten wie Wind, Wasser, Gletschern, Vulkanen und Meteoriteneinschlägen von weichen Gesteinsformationen getrennt. Seit vier Milliarden Jahren haben jedoch Wasserströme und sich bewegende Gletscher vermutlich nur einen kleinen Beitrag zum globalen Staubreservoir auf dem Mars geleistet. Während Meteoritenkrater ein geläufiges Merkmal auf dem vierten Planeten von der Sonne ist, sind die durch Einschläge erzeugten Fragmente typischerweise größer als die feinen Partikel, aus denen der Marsstaub besteht.

„Wie kommt der Mars zu soviel Staub, wo doch keiner dieser Prozesse auf dem Mars aktiv ist?“ fragte sich Lujendra Ojha, ein Postdoc in Lewis Labor. Obwohl diese Faktoren in der Vergangenheit eine Rolle gespielt haben könnten, ist etwas anderes für die großen Staubwolken verantwortlich, die den Mars jetzt umgeben, sagte er.

Ojha und das Wissenschaftsteam untersuchten die chemische Zusammensetzung des Staubs. Obwohl Lander und Rover weit voneinander entfernt auf dem Planeten sind, haben sie überraschend ähnliche Daten über den Staub berichtet. „Staub überall auf dem Planeten ist mit Schwefel und Chlor angereichert und hat ein sehr ausgeprägtes Schwefel-zu-Chlor-Verhältnis“, sage Ojha.

Das Team hat auch Daten untersucht, die von der Raumsonde Mars Odyssey aufgenommen wurden, die seit 2001 den Planeten umkreist. Ojha und seine Kollegen konnten feststellen, dass die Medusae Fossae Formation (MFF-Region) reich an Schwefel und Chlor ist und dass das Verhältnis von Schwefel zu Chlor im Marsstaub das gleiche ist wie in der MFF-Region.

Frühere Ergebnisse deuteten darauf hin, dass die MFF-Region vulkanischen Ursprungs ist. Ein Gebiet etwa halb so groß wie die Vereinigten Staaten hat der Wind schon erodiert und hinterlässt ein Gebiet, das nur mehr 20 Prozent so groß ist. Es ist die größte bekannte vulkanische Lagerstätte in unserem Sonnensystem.

Vom Wind geformte Grate, bekannt als Yardangs, sind die Reste der Erosion. Durch Berechnung, wie viel von der MFF-Region in den letzten 3 Milliarden Jahren verloren gegangen ist, konnten die Wissenschaftler in etwa die aktuelle Staubmenge auf dem Mars bestimmen. Es ist genug, um eine 2 bis 12 Meter dicke globale Schicht zu bilden.

Staubteilchen können auch das Marsklima beeinflussen, weil sie die Sonneneinstrahlung absorbieren, was zu niedrigeren Temperaturen am Boden und zu höheren Temperaturen in der Atmosphäre führt. Dieser Temperatur-Kontrast kann stärkere Winde erzeugen, was wiederum dazu führt, das mehr Staub von der Oberfläche abgehoben wird.

Während saisonale Staubstürme in jedem Marsjahr geschehen (ein Marsjahr dauert 687 Erdtage), können sich globale Staubstürme etwa alle 10 Jahre bilden.

„Dies erklärt möglicherweise aber nur zum Teil, wie Mars zu seinem aktuellen Zustand gekommen ist“, sagte Lewis.

26. Juli 2018/SP
Verein Kuffner-Sternwarte