Ungewöhnliche Riesenwolke auf dem Mars entsteht wohl durch „exotische Physik“

Die ungewöhnliche und riesige Wolke AMEC auf dem Mars entsteht offenbar doch nicht durch einen Prozess, den es auch auf der Erde gibt. Stattdessen bildet sie sich durch viel ungewöhnlichere Umstände unter Beteiligung von „exotischer Physik“, die zwar in Lehrbüchern behandelt wird, aber von der man angenommen habe, dass sie in der Natur nicht zum Tragen kommt. Zu diesem Schluss kommt zumindest ein Forschungsteam, dem es zuvor nicht gelungen war, die Wolke in Simulationen so entstehen zu lassen, wie sie auf dem Roten Planeten beobachtet wurde. Erst als man die viel außergewöhnlicheren Bedingungen habe mit einfließen lassen, sei die Wolke in Simulationen fast genau so entstanden.

Um die Entdeckung zu erklären, ruft die Europäische Weltraumagentur ESA in ihrer Zusammenfassung in Erinnerung, dass sich Wolken auf der Erde und anderswo bilden, wenn feuchte Luft abkühlt und Wasserdampf zu Tröpfchen oder Kristallen kondensiert. Für die sogenannte „heterogene Keimbildung“ müssen dabei Partikel anderer Stoffe vorhanden sein, an denen sich der Dampf ablagern kann, das sind beispielsweise Salz, Pollen, Ruß oder Staub. Man habe bislang angenommen, dass auf dem Mars Staub diese Rolle einnimmt. Bei der Arsia Mons Elongated Cloud (etwa „langgestreckte Wolke vom Arsia Mons“, „AMEC“) scheine die Wolkenbildung aber ohne einen fremden Stoff zu gelingen, eben mit jener „exotischen Physik“.

Prozess bislang nur in Lehrbüchern beschrieben

Die Simulationen haben demnach nahegelegt, dass sich Wasserdampf hoch oben in der Marsatmosphäre ohne einen Zwischenschritt in Wolkenpartikel verwandeln kann, und zwar über einen Prozess namens „homogene Keimbildung“. Man könne sich das so vorstellen, dass Kondenswassertropfen mitten in einem Raum entstehen, anstatt an einem Fenster. Man habe das noch in keiner Atmosphäre beobachtet. „Das ist vollkommen unerwartet“, meint Hauptautor Jorge Hernández-Bernal von der Sorbonne Université in Paris. Nötig sei dafür eine extreme relative Luftfeuchtigkeit, „die mehr als 100.000 Mal so hoch ist wie die, die wir normalerweise in unserem Alltag auf der Erde erleben“. Genau die würden über dem Mars wohl erreicht.

Das Forschungsteam meint jetzt, dass über Arsia Mons wehender Wind von dem gewaltigen Vulkan als starke Welle nach oben gedrückt wird. Die feuchten Luftmassen kühlen dabei enorm rasch ab, den Simulationen zufolge innerhalb von 10 Minuten um 30 Grad. Dadurch steige die relative Luftfeuchtigkeit sprunghaft auf jenes Maß an, das für die spontane Wolkenbildung reicht. Zwar passen nicht alle Aspekte der beobachteten Wolke zu den Simulationen, gesteht das Team ein. Das Ergebnis sei trotzdem bemerkenswert. Es zeige, dass man beim Versuch, Prozesse auf dem Mars und anderswo zu verstehen, unwahrscheinliche Antworten nicht von vornherein ausschließen sollte.

Entstehung jeden Tag aufs Neue

Entdeckt wurde die Riesenwolke erst 2018, sie bildet sich im Frühjahr und Sommer auf dem Mars jeden Morgen kurz vor Sonnenaufgang. Für zweieinhalb Stunden wird sie dann mit über 600 Kilometern pro Stunde in westliche Richtung in die Länge gezogen und auf eine Höhe von 45 Kilometern geschoben. Dabei wird sie bis zu 1800 Kilometer lang und 150 Kilometer breit. Am späten Morgen löst sie sich von dem Vulkan und verschwindet angesichts der steigenden Temperaturen rasch wieder. Untersucht wird sie vorwiegend mit Instrumenten der ESA-Sonde Mars Express, die sie morgens ins Visier nehmen kann. Die Forschungsarbeit ist jetzt in Nature Geoscience erschienen.