Der perfekte Sturm für die Wissenschaft

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Einer der dichtesten Staubstürme, die jemals beobachtet wurden, hat sich in den letzten anderthalb Wochen auf der Marsoberfläche ausgebreitet. Der Sturm hat Opportunity dazu veranlasst, die wissenschaftlichen Missionen einzustellen. Er ist aber auch eine einmalige Gelegenheit, mehr darüber zu erfahren, wie Stürme auf dem Mars entstehen.
Diese Bilderserie des Mars Reconnaissance Orbiter der NASA zeigt, dass sich ein heftiger Staubsturm auf dem Mars entwickelt . Die Standorte der Rover Opportunity und Curiosity werden als Symbole angezeigt. (Quelle: NASA / JPL-Caltech / MSSS)

Momentan halten sich drei Orbiter in der Umlaufbahn des roten Planeten auf, die jeweils mit speziellen Kameras und anderen atmosphärischen Instrumenten ausgestattet sind. Außerdem hat der NASA-Rover Curiosity begonnen, an seinem Standort im Gale Crater Staub zu sammeln.
“Dies ist der ideale Sturm für die Mars-Wissenschaft”, sagte Jim Watzin, Direktor des Mars Exploration Program der NASA. “Wir haben eine historische Anzahl von Raumsonden, die zurzeit am Roten Planeten operieren – und jede bietet uns einen einzigartigen Blick darauf, wie sich solche Staubstürme bilden und sich verhalten – Wissen, das für künftige Missionen von grundlegender Bedeutung sein wird.”

Diese beiden Ansichten von dem NASA-Rover Curiosity, die speziell zur Messung der Staubmenge im Gale Krater gemacht wurden, zeigen, dass der Staub innerhalb von drei Tagen zu einem großen Mars-Staubsturm angestiegen ist. Das linke Bild zeigt eine Ansicht des Ost-Nordost-Randes des Gale Kraters am 7. Juni 2018 (Sol 2074); Das rechte Bild zeigt eine Ansicht derselben Gegend am 10. Juni 2018 (Sol 2077). Die Bilder wurden von der Mastcam des Rovers aufgenommen.
(Bild: NASA / JPL-Caltech / MSSS)
Es wird staubig!

Staubstürme sind eine häufige Erscheinung auf dem Mars, die zu allen Jahreszeiten auftreten. Sie können sich innerhalb weniger Tage zu regionalen Stürmen entwickeln und sich manchmal sogar so extrem ausdehnen, dass sie den ganzen Planeten umhüllen. Es wird geschätzt, dass diese gewaltigen Stürme, die den kompletten Planeten einhüllen, etwa alle drei bis vier Marsjahre (sechs bis acht Erdenjahre) vorkommen; der letzte war 2007. Sie können Wochen und sogar Monate lang andauern.

Der aktuelle Sturm über Opportunity, der sich immer noch ausbreitet, bedeckt jetzt 35 Millionen Quadratkilometer der Marsoberfläche – etwa ein Viertel des Planeten.

Alle Staubereignisse, unabhängig von ihrer Größe, helfen dabei, die Marsoberfläche zu formen und zu verändern. Das Studium ihrer Physik ist entscheidend für das Verständnis des alten und modernen Marsklimas”, sagte Rich Zurek, leitender Wissenschaftler des Mars Program Office am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien.

“Jede Beobachtung dieser großen Stürme bringt uns näher daran, diese Ereignisse modellieren zu können – und vielleicht eines Tages in der Lage zu sein, sie vorherzusagen”, sagte Zurek. “Das wäre wie die Vorhersage von El Niño – Ereignissen auf der Erde oder die Schwere der kommenden Hurrikansaisons.”

Durch die dünne Atmosphäre unterscheiden sich diese Stürme erheblich von allen anderen Ereignissen auf der Erde: Trotz der Dramatik von “Der Marsianer” würden die stärksten Oberflächenwinde, die auf dem Mars auftraten, kein Raumschiff umkippen.


Teamwork


Mitglieder der NASA-Raumfahrzeugfamilie “Mars” helfen sich oft gegenseitig aus. Die Orbiter der Agentur übermitteln regelmäßig Daten von Rovern der NASA zurück zur Erde. Orbiter und Rover bieten zudem auch unterschiedliche Perspektiven auf den Mars, so dass sich ihre Erkenntnisse einander ergänzen können.

Der Mars Reconnaissance Orbiter spielt eine besondere Rolle als Frühwarnsystem für Wetterereignisse wie den jüngsten Sturm. Es war die Weitwinkelkamera des Orbiters, genannt Mars Color Imager, die dem Opportunity-Team einen Hinweis auf den Sturm gab. Dieser Imager, der von Malin Space Science Systems in San Diego gebaut und betrieben wird, kann täglich globale Karten des Planeten erstellen, die verfolgen, wie sich Stürme entwickeln, ähnlich wie Wettersatelliten, die Hurrikane hier auf der Erde verfolgen.
Diese Serie von Bildern zeigt simulierte Ansichten eines sich verdunkelnden Mars-Himmels, der die Sonne aus Sicht der Opportunity-Rover der NASA ausblendet. Die rechte Seite simuliert die aktuelle Sicht von Opportunity im globalen Staubsturm (Juni 2018).
(Bild: NASA / JPL-Caltech / TAMU)

Die beiden anderen Orbiter der NASA – 2001 Mars Odyssey und MAVEN (Mars Atmosphere und Volatile Evolution) – bieten ebenfalls einzigartige wissenschaftliche Ansichten. Odyssey hat eine Infrarotkamera namens THEMIS (Thermal Emission Imaging System), die die Staubmenge darunter messen kann; MAVEN wurde entwickelt, um das Verhalten der oberen Atmosphäre und den Gasverlust im Weltraum zu untersuchen.

Wissenschaft passiert natürlich auch auf dem Boden. Obwohl der NASA-Rover Curiosity auf der anderen Seite des Planeten vor dem sich entwickelnden Staubsturm steht, entdeckt er zunehmend “Tau”, das Maß für den Schleier aus Staubnebel, der während eines Sturms das Sonnenlicht ausblendet. Am Dienstag, dem 12. Juni, schwankte das Tau innerhalb des Gale Kraters zwischen 1,0 und 2,0 – Zahlen, die für die Staubsaison durchschnittlich sind, obwohl diese Werte normalerweise später in der Jahreszeit angezeigt werden.

Glücklicherweise hat Curiosity eine Atombatterie. Das bedeutet, dass es nicht dem gleichen Risiko ausgesetzt ist, wie die solarbetriebene Opportunity.

Diese Grafik zeigt, wie die verfügbare Energie für den Rover der Opportunity NASA auf dem Mars (in Wattstunden) davon abhängt, wie klar oder undurchsichtig die Atmosphäre ist (gemessen in einem Wert, der Tau genannt wird). Wenn der Tau-Wert (blau) hoch ist, fallen die Leistungspegel des Rovers (gelb) ab.
(Grafik: NASA / JPL-Caltech / New Mexico Museum für Naturgeschichte)

The next big one?

Seit 2007 warten die Mars-Wissenschaftler geduldig auf ein weiteres Staub – Ereignis – weniger genau bezeichnet als “globaler” Staubsturm, obwohl die Stürme niemals den gesamten Globus des Mars abdecken. Im Jahr 1971 kam einer dieser Stürme allerdings nah heran. Damals waren nur noch die Spitzen der Mars – Tharsis-Vulkane sichtbar.

“Der jüngste Staubsturm ist der früheste, der jemals in der nördlichen Hemisphäre des Mars beobachtet wurde”, sagte Bruce Cantor von Malin Space Science Systems, stellvertretender Leiter des Mars Color Imagers. “Aber es könnte noch einige Tage dauern, bis wir wissen, ob der Sturm den ganzen Planeten umgibt”.

Diese Grafik zeigt die laufenden Beiträge der Rover und Orbiter der NASA während eines Marsstaubsturms, der am 30. Mai 2018 begann.
(Grafik: NASA / JPL-Caltech)

Wenn er “global” wird, wird der Sturm einen brandneuen Blick auf das Marswetter bieten. Vier Raumfahrzeuge stehen bereit, um die wissenschaftlichen Daten aufzunehmen und zu verarbeiten, die er ausspucken wird.

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Pia Gaupels

Pia Gaupels, 30, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. Sie hat die Facebook-Seite GeoHorizon gegründet. Zudem hat sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung.