Heute ist der Mars ein kalter, trockener Planet, aber das war nicht immer so: Aufnahmen und Messdaten von Rovern und Orbitersonden belegen, dass es auf unserem Nachbarplaneten vor mehr als drei Milliarden Jahren auch Flüsse und Seen gegeben haben muss. Daher müsste das Marsklima damals warm und feucht genug gewesen sein, um zumindest zeitweise flüssiges Wasser zu erlauben. Doch wie dies möglich war, ist strittig. Denn Modellen zufolge erhielt der Mars damals nur rund ein Drittel der Sonneneinstrahlung, die heute auf die Erde trifft. Seine Atmosphäre war zwar etwas dichter als heute, erreichte aber neueren Berechnungen nach möglicherweise nicht viel mehr als 0,5 bis 1,3 Bar. Das aber wäre zu wenig gewesen, um mittels Treibhauseffekt die mittleren Temperaturen auf den Gefrierpunkt oder knapp darüber zu bringen.
Eiswolken als Wärmedecke?
“Damit gibt es eine fast beschämende Lücke zwischen den Beobachtungen und unserer Fähigkeit, sie physikalisch und chemisch zu erklären”, sagt Erstautor Edwin Kite von der University of Chicago. Er und sein Team haben eine der diskutierten Hypothesen dazu nun noch einmal näher untersucht. Nach dieser könnten hohe Wassereiswolken für den nötigen Treibhauseffekt gesorgt haben. “Berechnungen haben gezeigt, dass schon die geringe Menge von 0,01 Kilogramm Wasser pro Quadratmeter in Form solcher Eiswolken die planetare Temperatur um 50 Kelvin erhöht haben könnte”, erklären die Forscher. Allerdings ergaben bisherige Studien, dass solche Wolken unrealistische Eigenschaften besitzen müssten, um den nötigen Wärmeeffekt zu erzielen. So müsste das Wasser in diesen Wolken um das Hundertfache länger in ihnen bleiben als bei irdischen Wolken, was bislang als physikalisch unplausibel galt.
Ob es auf dem Mars überhaupt genügend Eiswolken gegeben haben könnte und welchen Effekt sie gehabt hätten, haben Kite und sein Team nun noch einmal in einer Modellsimulation untersucht. Im Unterschied zu vorhergehenden Untersuchungen bezogen sie dabei auch die Wechselwirkung zwischen den hohen Wolken und Wasser- oder Eisreservoiren auf der Marsoberfläche mit ein. Konkret gingen sie in ihrem Modell von 80 Prozent der heutigen Sonnenleuchtkraft und einem Druck der Marsatmosphäre von 0,6 Bar aus. “Wir betrachten dabei einen anfänglich kalten, trockenen Planeten, auf dem oberflächliches Wasser(eis) zunächst auf die Südpolarregion und Höhenlagen von mehr als vier Kilometern beschränkt ist”, erklären die Forscher. Nach kurzer Zeit gelangt dennoch genügend Wasserdampf in die Marsatmosphäre, um erste dünne Wolken in großer Höhe kondensieren zu lassen. “Diese streuen in den niedrigen Breiten rund die Hälfte des einfallenden Sonnenlichts auf die Oberfläche, aber der größte Teil der zurückkommenden langwelligen Strahlung wird von den hohen, kalten Wolken aufgehalten und zurückgeworfen”, so Kite und seine Kollegen.
