Neue Modelle legen nahe, dass Mars einzigartige physikalische Prozesse der Eisbildung in Wolken aufweist

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Forscher modellierten eine rätselhafte 1.000 Meilen lange Wolke auf dem Mars und enthüllten seltene atmosphärische Physik, die zuvor in der Natur nicht beobachtet wurde, einschließlich der direkten Eisbildung ohne Partikel.

Jeden Frühlings- und Sommermorgen auf dem Mars bildet sich in der Nähe des mächtigen Vulkans Arsia Mons eine ungewöhnlich lange und schmale Wolke, die sich über mehr als 1.000 Meilen erstreckt, bevor sie verschwindet. Diese Wolke, bekannt als Arsia Mons Elongated Cloud (AMEC), hat Wissenschaftler seit ihrer Entdeckung durch eine Sonde im Jahr 2018 aufgrund ihrer ungewöhnlichen Größe und Beständigkeit verwundert. Aktuelle Forschungen unter Leitung des Planetenwissenschaftlers Jorge Hernández-Bernal an der Sorbonne Université gelang es, die Entstehung der Wolke zu simulieren und dabei zu zeigen, dass sie aus einem seltenen physikalischen Prozess hervorgeht, der vorher in keiner planetaren Atmosphäre beobachtet wurde.

Im Gegensatz zu irdischen Wolken, die sich typischerweise bilden, wenn Wasserdampf an Staub- oder Salzkristallen kondensiert, scheint die AMEC durch homogene Nukleation zu entstehen. Dieser Prozess erlaubt es Wasserdampf in der Marsatmosphäre, direkt zu Eiskristallen zu gefrieren, ohne dass ein Teilchen als Kondensationskeim nötig ist. Hernández-Bernal beschrieb dies als Kondensation in der freien Luft statt an Oberflächen, ein unerwartetes und bislang nur theoretisch vorgeschlagenes Phänomen.

Die Bildung erfordert extreme Bedingungen: einen schnellen Temperaturabfall von etwa 30°C innerhalb von 10 Minuten und eine außergewöhnlich hohe relative Luftfeuchtigkeit – mehr als 100.000 Mal höher als jede auf der Erde gemessene Feuchtigkeit. Der gewaltige Vulkan Arsia Mons spielt dabei eine wichtige Rolle, indem er durch die Kollision von Windströmungen mit seinem 65.000 Fuß hohen Gipfel starke atmosphärische Wellen erzeugt, die feuchte Luft schnell in große Höhen fördern.

Während Wissenschaftler spekulierten, dass ähnliche Eisnukleation in den oberen Atmosphären von Planeten wie Venus oder sogar der Erde stattfinden könnte, gab es bisher keine direkte Beobachtung, hauptsächlich wegen der extremen Feuchtigkeitsbedingungen, die dazu nötig sind. Diese Modellierung liefert neue Erkenntnisse über die Meteorologie des Mars und zeigt, dass der Planet tatsächlich solch außergewöhnlich hohe Feuchtigkeitswerte erreicht. Die Studie, veröffentlicht in Nature Geoscience, stellt einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis des Marsklimas und seiner atmosphärischen Phänomene dar, indem sie Physik hervorhebt, die zuvor als rein theoretisch und in natürlichen Umgebungen unsichtbar galt.

Diese Entdeckung erklärt nicht nur die anhaltende AMEC, sondern eröffnet auch neue Möglichkeiten, atmosphärische Prozesse auf anderen Planeten unter Bedingungen zu erforschen, die sich stark von denen der Erde unterscheiden. Angesichts des begrenzten Wissens über die Marsatmosphäre im Vergleich zur Erde unterstreicht der erfolgreiche Nachbau der Wolke in Simulationen die Robustheit und Bedeutung dieses neuartigen Fundes.