Eiszeiten auf dem Mars

Spuren der Vergangenheit

Einen anderen Weg ging deshalb ein Team um Michael Sori von der Purdue University in West Lafayette im US-Bundesstaat Indiana. Auf hochaufgelösten Bildern des im Jahr 2005 gestarteten amerikanischen Mars Reconnaissance Orbiter entdeckten sie am Innenrand des 74 Kilometer großen Kraters Burroughs außergewöhnlich gut erhaltene helle und dunklere Eisschichten. Auf einer Gesamtstrecke von etwa 6000 Metern fällt das Gelände um 200 Meter bis zum Kraterboden ab.

Auf den teils in Stereo aufgenommenen Bildern sind mit einer Höhenauflösung von einem Meter noch Details bis hinunter zu 25 Zentimetern erkennbar. Damit war es möglich, periodisch wiederkehrende Ablagerungen aufzuspüren. Die Forscher fanden zwei Perioden, die gut zu Laskars Berechnungen passen: Demnach wäre das eine Muster von einer zyklischen Schwankung der Rotationsachse im Lauf von 120.000 Jahren verursacht worden und das andere von einer Veränderung der Bahn alle 51.000 Jahre.

Wenn dieser ursächliche Zusammenhang zwischen den beobachteten periodischen Eisschichten und Laskars berechneten Marsschwankungen stimmt, dann lässt sich daraus das Alter der Ablagerungen berechnen. Eine davon unabhängige Datierung ist nicht möglich. Über einen Zeitraum von 1,4 Millionen Jahren schlug sich in jedem Marsjahr etwa ein Viertel Millimeter Eis nieder. Diese Rate stimmt ungefähr mit dem Ergebnis einer anderen Studie von Michael Sori und seinen Kollegen aus dem Jahr 2019 überein. Die Wissenschaftler hatten für eine Südpolregion eine Rate von 0,26 bis 0,8 Millimeter pro Jahr ermittelt.

Andere Aufnahmen – darunter vom Bordradar des Mars Reconnaissance Orbiter – deuten darauf hin, dass sich die Eisschicht 600 Meter weit fortsetzt und sich auf dem Kraterboden unter dichtem Staub verbirgt. Dies würde auf ein Gesamtalter der Eisablagerungen von vier bis fünf Millionen Jahre hinweisen. Das passt zu einer wichtigen Voraussage von Laskars jüngsten Berechnungen. Ihnen zufolge neigte sich die Rotationsachse des Planeten vor fünf Millionen Jahren um bis zu 45 Grad gegen die Umlaufbahnebene – mit erheblichen Folgen für das Klima. Heute beträgt die Neigung 25 Grad.

Labor für Klimastudien

„Der Mars ist ein natürliches Labor zur Untersuchung von Bahneinflüssen auf das Klima“, sagte Sori. „Viele der komplexen Einflüsse auf der Erde – etwa Biologie, Wetter und Tektonik – sind auf dem Mars vernachlässigbar.“

Ein Traum für die Wissenschaftler wäre es natürlich, im Burroughs-Krater Eisbohrkerne zu entnehmen, wie es Wissenschaftler auf der Erde tun. Das liegt jedoch außerhalb der Möglichkeiten heutiger Marsrover. Stattdessen würden die Wissenschaftler gern mithilfe von Bodenradargeräten in das Eis hineinschauen und unter dem Kraterboden nach den verborgenen Schichten suchen.

„Die Möglichkeit, ein Klimasignal aus einem kleinen Eisvorkommen zu gewinnen, wäre ein wirklich tolles Ergebnis“, sagt Radarexperte Riley McGlasson, ein Kollege von Sori.

Derweil hofft Sori auf eine andere Möglichkeit, seine Methode anzuwenden. Er ist überzeugt, dass es auch auf Pluto solche Eisablagerungen gibt. „Die Raumsonde New Horizons hat uns 2015 erstaunliche Daten geliefert. Doch die Bildauflösung reicht für eine solche Studie nicht aus, und es gab auch kein Radarinstrument auf der Sonde“ (bdw 12/2017, „Der ferne Doppelplanet“, und 5/2021, „Das Meer in Plutos Unterwelt“). Aber es bleibt die Chance künftiger Missionen. Und es herrscht keine Eile – die Eisablagerungen halten sich.