Ein eindrucksvolles Bild, das am Heiligabend 2023 vom ExoMars Trace Gas Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) aufgenommen wurde, ähnelt einem Barcode, der in die rötlichen Hänge des Mars eingraviert ist. Dieses ungewöhnliche Muster, bestehend aus dunklen Streifen, die den Apollinaris Mons – einen erloschenen Vulkan nahe dem Marsäquator – herabstürzen, ist eigentlich das Ergebnis von Staublawinen, die durch einen Meteoriteneinschlag ausgelöst wurden. Jeder schmale Pfad, von dem einige nur wenige Meter breit sind und andere Hunderte von Metern breit, verrät den Weg, den diese feinen Partikel genommen haben, als sie nach der Störung den Hang hinunterstürzten.
Obwohl diese rätselhaften „Hangstreifen“ weniger als 0,1 % der Marsoberfläche bedecken, sind ihre Auswirkungen auf das Klima des Planeten weitaus größer, als ihre Größe vermuten lässt. Wissenschaftler schätzen, dass diese Lawinen zusammengenommen jährlich eine Staubmenge bewegen, die mit mindestens zwei globalen Staubstürmen auf dem Mars vergleichbar ist. Dies macht sie zu wichtigen Akteuren bei der Gestaltung der staubigen Atmosphäre und der Wetterverhältnisse auf dem Mars.
Eine aktuelle Studie unter der Leitung von Valentin Bickel von der Universität Bern in der Schweiz untersucht die Ursprünge dieser Streifen. Durch die sorgfältige Analyse von über 2 Millionen Hangstreifen in 90.000 Orbitalbildern des Mars, die zwischen 2006 und 2024 aufgenommen wurden (hauptsächlich vom Mars Reconnaissance Orbiter der NASA), enthüllte Bickel eine überraschende Wahrheit: Meteoroideneinschläge sind nicht die Hauptursache für die meisten dieser Staubkaskaden.
Stattdessen legt seine Forschung nahe, dass saisonale Veränderungen der Wind- und Staubaktivität – und nicht kosmische Kollisionen – für die Entstehung der überwiegenden Mehrheit der Hangstreifen verantwortlich sind. „Meteoriteneinschläge und Erdbeben scheinen lokal unterschiedliche Ereignisse zu sein, auf globaler Ebene haben sie jedoch einen relativ unbedeutenden Einfluss“, erklärt Bickel.
Um zu dieser Schlussfolgerung zu gelangen, kombinierte Bickel seine umfangreiche Bildanalyse mit Daten zu globalen Temperaturschwankungen, Windgeschwindigkeiten, Oberflächenfeuchtigkeitsniveaus, Erdrutschen und Staubteufelaktivitäten. Ein hochentwickelter Deep-Learning-Algorithmus ermöglichte es ihm, den genauen Zeitpunkt und Ort der Streifenbildung auf dem Mars zu bestimmen und klare saisonale Trends in ihrem Aussehen zu erkennen.
Die Ergebnisse der Studie verdeutlichen einen starken Zusammenhang zwischen der Bildung von Hangstreifen und den staubigsten Jahreszeiten auf dem Mars, insbesondere im südlichen Sommer und Herbst, wenn die Winde eine ausreichende Stärke erreichen, um sandgroße Partikel abzuwerfen. Die Sonnenauf- und -untergangszeiten scheinen für diese Ereignisse besonders günstig zu sein, obwohl die Aufnahme von Bildern zu diesen dunkleren Zeiten für umlaufende Raumfahrzeuge weiterhin eine Herausforderung darstellt.
Die Forschung identifiziert auch fünf markante „Hotspots“ für Hangstreifen auf dem Mars – Amazonis Planitia, die Region um Olympus Mons, Tharsis, Arabia Terra und Elysium Planitia – Gebiete, die durch steile Hänge, lose Staubablagerungen und Windbedingungen gekennzeichnet sind, die die Auslösung dieser kaskadenartigen Ereignisse begünstigen.
Das Verständnis der Mechanismen hinter diesen kleinen Staublawinen trägt wesentlich zu unserem Verständnis des heutigen Klimasystems des Mars bei. Colin Wilson, Projektwissenschaftler für den ExoMars Trace Gas Orbiter, bemerkt: „Diese Beobachtungen könnten zu einem besseren Verständnis dessen führen, was heute auf dem Mars passiert.“
