Neueste Beobachtungen von Wissenschaftlern haben ergeben, dass es im Polarwirbel des Nordpols des Mars zu einem ungewöhnlichen und mysteriösen Ozonanstieg kommt. Im Winter ist die Temperatur in diesem Gebiet viel niedriger als außerhalb des Wirbels und die Polarnacht führt zu ungewöhnlich hohen Ozonkonzentrationen. Das wissenschaftliche Forschungsteam führte kürzlich Winterbeobachtungen des Polarwirbels am Nordpol des Mars durch. Die Ergebnisse zeigen, dass die Temperatur innerhalb des Polarwirbels, von der Oberfläche bis zu einer Höhe von etwa 30 Kilometern, etwa 40 Grad Celsius niedriger ist als außerhalb des Wirbels. Da die Arktis lange Zeit kein Sonnenlicht sehen kann, ist es extrem kalt, was dazu führt, dass eine kleine Menge Wasserdampf in der Atmosphäre kondensiert und sich auf dem Eisschild ablagert.

Diese Karte des Mars-Nordpols wurde aus Bildern zusammengestellt, die von der Sonde „Mars Express“ der Europäischen Weltraumorganisation aufgenommen wurden, und mit topografischen Daten des den Mars umkreisenden Laserhöhenmessers der ausgemusterten NASA-Mission „Mars Global Surveyor“ kombiniert. Bildquelle: Wissenschaftsteam ESA/DLR/FU Berlin/NASA MGS MOLA

Diese Veränderung hatte große Auswirkungen auf die chemischen Prozesse der Marsatmosphäre. Normalerweise wird Ozon abgebaut, wenn Wasserdampf mit Molekülen interagiert, die durch ultraviolettes Licht erzeugt werden. Wenn jedoch der Wasserdampf verschwindet, stoppt dieser Zersetzungsprozess und Ozon reichert sich schnell im Polarwirbel an.

Dr. Kevin Olsen von der Universität Oxford sagte auf der gemeinsamen EPSC-DPS-Konferenz 2025 in Helsinki: „Die Temperatur im Polarwirbel von der Oberfläche bis zu einer Höhe von 30 Kilometern ist etwa 40 Grad niedriger als draußen. Bei dieser extrem niedrigen Temperatur kondensiert und setzt sich Wasserdampf in der Atmosphäre ab, und der Mangel an Wasserdampf führt dazu, dass sich Ozon in großen Mengen ansammelt.“

Ozon ist eine hochreaktive Form von Sauerstoff und ein wichtiger Indikator für die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen in der Marsatmosphäre. Olsen fügte hinzu: „Durch das Verständnis des Ozongehalts und seiner Veränderungen können wir die Entwicklung der Marsatmosphäre besser verstehen und herausfinden, ob der Mars einst wie die Erde eine schützende Ozonschicht hatte.“ Die Europäische Weltraumorganisation plant, im Jahr 2028 den Rover ExoMars Rosalind Franklin zu starten, der sich auf die Suche nach Zeichen antiken Lebens auf dem Mars konzentrieren soll. Hätte der Mars eine Ozonschicht gehabt, die ihn vor ultravioletten Strahlen schützte, wären die Chancen für Leben auf dem Mars vor Milliarden von Jahren höher gewesen.

Der Mars-Polarwirbel ist das Produkt jahreszeitlicher Veränderungen auf dem Mars und seine Rotationsachse ist in einem Winkel von 25,2 Grad geneigt. Am Ende des Sommers bildet sich auf der Nordhalbkugel über dem Nordpol ein Polarwirbel, der bis zum Frühjahr anhält.

Das Temperaturmessdiagramm zeigt, dass die Temperatur im Inneren des Arktischen Wirbels (der durch die gelbe Linie markierte Bereich) 40 Grad Celsius niedriger ist als die Temperatur außerhalb des Wirbels. Bildnachweis: Kevin Olson (Universität Oxford) et al.

Auf der Erde bewegt sich der Polarwirbel aufgrund der Instabilität manchmal nach Süden und bringt kaltes Wetter in die mittleren Breiten. Der Polarwirbel des Mars ändert gelegentlich seine Form und Position, sodass Wissenschaftler einen Blick in seine innere Struktur werfen können.

Olsen sagte: „Der Mars-Nordpol präsentiert im Winter einen Polarnachtzustand, der dem Polarwinter auf der Erde ähnelt und sehr schwer zu beobachten ist. Durch die Messung der Temperatur- und Zusammensetzungsunterschiede innerhalb und außerhalb des Wirbels können wir das Geheimnis hinter dem Ozonanstieg in der Polarnacht aufdecken.“

Olsens Team nutzte den ExoMars Trace Gas Orbiter der ESA und die Atmospheric Chemistry Suite (ACS), um die Wellenlänge des Sonnenlichts zu analysieren, während es von der anderen Seite des Planeten durch die Atmosphäre wandert, um daraus die Eigenschaften und die Höhe atmosphärischer Moleküle abzuleiten. Während der arktischen Polarnacht geht die Sonne jedoch überhaupt nicht auf, sodass herkömmliche Methoden nicht funktionieren und nur kurzfristige Chancen nutzen können, wenn sich der Polarwirbel verformt.

Zu diesem Zweck bezog sich Olsen auch auf den Mars Climate Sounder auf dem Mars Reconnaissance Orbiter der NASA, um festzustellen, ob dieser durch einen plötzlichen Temperaturabfall in den Polarwirbel gelangt ist. Vergleicht man die Daten von ACS- und Klimamessgeräten, sieht die Atmosphäre innerhalb des Polarwirbels deutlich anders aus als außen, was wertvolle Hinweise für die Untersuchung atmosphärischer chemischer Veränderungen und Ozonakkumulationsmechanismen während der Mars-Polarnacht liefert.

Zusammengestellt von /ScitechDaily