Sandkörner springen auf dem Mars höher und weiter als auf der Erde: Die Partikel fliegen bis zu 10-mal so hoch und legen dabei zum Teil die 100-fachen Distanzen zurück, haben Wissenschaftler um Murilo Almeida von der Universität von Ceará in Brasilien herausgefunden. Die Ursachen dieser Riesensprünge sind zum einen die geringere Gravitation des roten Planeten und zum anderen die dünnere Atmosphäre, in der sich die Körnchen ungehinderter fortbewegen können. Im Vergleich zur Erde hüpfen Sandkörner dort demnach nicht 15 Zentimeter, sondern einen bis fünf Meter hoch. Dabei legen sie Strecken von durchschnittlich 96 Metern zurück, während auf der Erde im Schnitt lediglich 54 Zentimeter erreicht werden. Die so entstehende längere Flugzeit ist zudem der entscheidende Faktor für die Bildung von Sandstürmen und Dünenwanderungen, berichten die Forscher.
Der sprunghafte Transport von Sandkörnern wird als Saltation bezeichnet. Sie besteht aus zwei Phasen: In der ersten werden die Partikel durch den Wind vom Boden angehoben und beschleunigt. In der zweiten Phase prallen sie wieder auf den Boden und übertragen ihre Energie auf neue Sandpartikel, die dann in die Luft springen. Auf der Erde ist dieser Vorgang beispielsweise bei Sandstürmen und der Bildung und Wanderung von Dünen zu beobachten. Auch auf dem Mars gibt es beide Phänomene ? und diese Beobachtung stellt Wissenschaftler seit Jahren vor Rätsel. Denn damit die Saltation in Gang kommt, wird auf dem roten Planeten eine 10-fach höhere Windgeschwindigkeit benötigt als auf der Erde. Diese Geschwindigkeit, die etwa bei 2,5 Metern pro Sekunde liegt, ist jedoch extrem selten: Sie wird in zehn Jahren nur einige wenige Male erreicht, schreiben die Forscher.
Der Grund dafür, dass sich der Sand auf dem Mars trotzdem in größerem Umfang bewegt, ist die eigenartige Flugbahn der Partikel, zeigten nun die Berechnungen der Wissenschaftler. 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 sie jedoch aufrechtzuerhalten, reichen deutlich geringere Geschwindigkeiten von lediglich etwa einem Meter pro Sekunde aus ? und die sind auf dem Mars durchaus üblich.
Auf diese Weise lasse sich auch 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 7.000 Jahre, um sich einen Meter vorwärts zu bewegen. Mit ihrem Computermodel wollen die Wissenschaftler in Zukunft auch die Bedingungen auf der Venus oder dem Saturnmond Titan simulieren sowie die Saltation auf der Erde genauer unter die Lupe nehmen.
Murilo Almeida (Universität von Ceará in Brasilien) et al.: PNAS, Bd. 105, S. 6222 ddp/wissenschaft.de ? Michael Böddeker
