Warum sich auf dem Mars in niedrigen Breiten vor wenigen Millionen Jahren Gletscher bildeten, bereitete Planetenforschern seit den Viking-Missionen Mitte der 70er Jahre Kopfzerbrechen. Nun haben Forscher um Francois Forget von der Université Paris 6 mit einem Klimamodell die Lösung des Rätsels gefunden: “Die Gletscher entstanden durch Schnee, der aus den Polargebieten des Mars stammte”, sagt Mitverfasser James Head von der Brown University.
Den Forschern zufolge entstanden die Gletscher, als der Mars wesentlich stärker gekippt als heute durch den Weltraum wanderte. Im Augenblick ist die Drehachse des Mars etwa genauso stark geneigt wie die der Erde, ungefähr 23 Grad. Während die Erdachse aufgrund der stabilisierenden Wirkung des Mondes relativ fest liegt, schwankt die Neigung der Marsachse über die Jahrmillionen zwischen null Grad (dann steht der Mars senkrecht und es gibt keine Jahreszeiten) und 60 Grad.
Forget und seine Kollegen schreiben in der Zeitschrift Science, dass sie das Klima des schief liegenden Mars mit einem Klimamodell simulierten, das auch zur Berechnung des heutigen Marsklimas verwendet wird. Als die Achse des roten Planeten um 45 Grad gegenüber der Bahnebene geneigt war, erhielten die Pole wesentlich mehr Sonneneinstrahlung als heute. Dadurch verdampfte ein Teil des Wassereises, das dort lagerte. Im heutigen Klima wären Gletscher am Äquator nicht stabil, doch auf dem schiefen Mars enthielt die Atmosphäre wesentlich mehr Wasserdampf.
Im Modell schlug sich der Dampf ausschließlich an den Westflanken der vier großen Vulkane Olympus Mons, Arsia Mons, Pavonis Mons und Ascraeus Mons als Schnee nieder. Ursache dafür, so schreiben die Forscher, waren starke Westwinde, die die gespeicherte Feuchtigkeit an den Bergflanken abgaben ? dem Modell zufolge 30 bis 70 Millimeter Niederschlag pro Jahr. Über die Jahrtausende bildeten sich aus dem Schnee Gletscher, die Hunderte von Metern dick wurden, schreiben die Forscher um Forget. Tatsächlich sind auf den Bildern der Sonden Mars Express, Mars Global Surveyor und Mars Odyssey genau am westlichen Fuß der vier Vulkane riesige Schuttfächer zu sehen, die Geologen zufolge von Gletschern stammen.
In zwei andere Regionen in mittleren Breiten, wo die Planetenforscher ebenfalls Gletscher ausmachten, schneite es dem Klimamodell zufolge ebenfalls. Das Hellas-Becken auf der Südhemisphäre dürfte zum Beispiel zu Zeiten vergletschert sein, als der Mars-Südpol mehr Wassereis enthielt als heute, schreiben die Forscher. Genau über dem Becken traf dem Modell zufolge warme, feuchte Luft vom Südpol mit kälterer Luft aus dem Norden zusammen, was zu kontinuierlichem Niederschlag geführt haben dürfte. Die heiß diskutierten Ablaufrinnen am Rand einiger Krater (“Gullys”) könnten durch solche Niederschläge leicht erklärbar sein, so die Forscher.
“Die Modellierung zeigt uns, das sich überall auf dem Mars verstreut noch Taschen mit Wassereis verstecken könnten”, sagt James Head. “Das sind gute Nachrichten für zukünftige Astronauten.”
Francois Forget (Institut Pierre Simon Laplace, Université Paris 6 in Paris) et al.: “Formation of Glaciers on Mars by Atmospheric Precipitation at High Obliquity”, Science 311, S. 368 Ute Kehse
