Bildnachweis: NASA/JPL
Es stellt sich heraus, dass der Mars sein Wasser unter einer Trockeneisschicht versteckt hat. Durch die Verfolgung der jahreszeitlichen Veränderungen an der nördlichen Eiskappe des Mars hat die NASA-Raumsonde Mars Odyssey beobachtet, wie eine Schicht aus Kohlendioxid-Permafrost kommt und geht. Wenn sich der Permafrost im Frühjahr auflöst, zeigt der Mars eine Bodenschicht, die mit großen Mengen Wassereis vermischt ist. An manchen Stellen beträgt der Wassereisgehalt mehr als 90 Vol.-%. Im Winter kann der Trockeneis-Permafrost eine Dicke von mehr als einem Meter erreichen.
Die Raumsonde Mars Odyssey der NASA enthüllt neue Details über den faszinierenden und dynamischen Charakter der gefrorenen Schichten, von denen heute bekannt ist, dass sie die hohen nördlichen Breiten des Mars dominieren. Die Implikationen haben Auswirkungen auf wissenschaftliche Strategien für zukünftige Missionen zur Suche nach Lebensräumen.
Die Neutronen- und Gammastrahlensensoren von Odyssey haben saisonale Veränderungen verfolgt, wenn sich Schichten von „Trockeneis“ (Kohlendioxid-Frost oder -Schnee) während des Winters des nördlichen Mars ansammeln und sich dann im Frühjahr auflösen, wodurch eine wassereisreiche Bodenschicht freigelegt wird – der Mars Gegenstück zum Permafrost.
Die Forscher verwendeten Messungen von Mars-Neutronen in Kombination mit Höhenmessungen des Laser-Höhenmessers einer anderen NASA-Raumsonde, Mars Global Surveyor, um die Trockeneismenge während der nördlichen Winter- und Frühlingssaison zu überwachen.
„Sobald die Kohlendioxidschicht verschwindet, sehen wir in nördlichen Breiten noch mehr Wassereis als Odyssey letztes Jahr in südlichen Breiten gefunden hat“, sagt Dr. Igor Mitrofanov von Odyssey vom Russian Space Research Institute (IKI), Moskau, Erstautor von a Artikel in der Ausgabe vom 27. Juni der Zeitschrift Science. „Mancherorts beträgt der Wassereisgehalt mehr als 90 Volumenprozent“, sagte er. Mitrofanov und Co-Autoren nutzten die sich ändernde Natur des Reliefs dieser Regionen, die vor mehr als zwei Jahren vom Laser-Höhenmesser-Wissenschaftsteam von Global Surveyor gemessen wurde, um die Auswirkungen der Veränderungen zu untersuchen.
Das Instrumententrio von Mars Odyssey, das als Gammastrahlen-Spektrometer-Suite bezeichnet wird, kann Elemente im obersten Meter (3 Fuß) der Marsoberfläche identifizieren. Der Laser-Höhenmesser von Mars Global Surveyor ist präzise genug, um Veränderungen der Dicke des saisonalen Frosts im Meterbereich zu überwachen, der sich bis in Tiefen von mehr als einem Meter ansammeln kann. Die neuen Ergebnisse zeigen eine Korrelation im Frühjahr zwischen Odysseys Entdeckung von Kohlendioxid in den Breiten polwärts von 65 Grad nördlicher Breite und Global Surveyors Messung der Ausdünnung der Frostschicht in früheren Jahren.
„Der Hochenergie-Neutronendetektor von Odyssey ermöglicht es uns, die Dicke von Kohlendioxid in niedrigeren Breiten zu messen, wo der Höhenmesser von Global Surveyor nicht genügend Empfindlichkeit hat“, sagte Mitrofanov. „Auf der anderen Seite verliert der Neutronendetektor an Empfindlichkeit, um Kohlendioxiddicken von mehr als einem Meter (3 Fuß) zu messen, wo der Höhenmesser zuverlässige Daten liefert. Gemeinsam können wir die ganze Bandbreite der Trockeneisschneeansammlungen untersuchen.“
„Die Synergie zwischen den Messungen unserer beiden ‚Augen im Himmel des Mars‘ hat diese neuen Erkenntnisse über die Natur von oberflächennahen gefrorenen Materialien ermöglicht und schlägt überzeugende Orte vor, die man bei zukünftigen Missionen besuchen sollte, um Lebensräume auf dem Mars zu verstehen.“ sagte Dr. Jim Garvin, leitender Wissenschaftler der NASA für Marsforschung.
Ein weiterer Bericht, der im Journal of Geophysical Research-Planets veröffentlicht werden soll, kombiniert Messungen von Odyssey und Global Surveyor, um Hinweise darauf zu geben, wie dicht die Winterschicht aus Kohlendioxidfrost oder Schnee in nördlichen Breiten über 85 Grad gepackt ist. Die Odyssey-Daten werden verwendet, um die Masse der Lagerstätte abzuschätzen, die dann mit der Dicke verglichen werden kann, um eine Dichte zu erhalten. Die Trockeneisschicht scheint eine flauschige Textur zu haben, wie frisch gefallener Schnee, so der Bericht von Dr. William Feldman vom Los Alamos National Laboratory, N.M., und 11 Co-Autoren. Die Studie ergab auch, dass die verbleibende Oberfläche in der Nähe des Pols nach dem Verschwinden des Trockeneises fast vollständig aus Wassereis besteht.
„Der Mars verändert sich ständig“, sagte Dr. Jeffrey Plaut, Mars Odyssey-Projektwissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien. Mit Mars Odyssey planen wir, diese Dynamik über zusätzliche Jahreszeiten hinweg zu untersuchen, um zu beobachten, wie sich die Kohlendioxid-Ansammlung im Winter an jedem Pol interagieren mit der Atmosphäre im aktuellen Klimaregime.“
Zu den Mitautoren von Mitrofanov gehören Forscher des Instituts für Weltraumforschung der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau; MIT, Cambridge, MA; Goddard Space Flight Center der NASA, Greenbelt, Maryland; TechSource, Santa Fe, N.M.; und das NASA-Hauptquartier in Washington. Zu den Co-Autoren von Feldman gehören Forscher der New Mexico State University, Las Cruces; Cornell University, Ithaca, N.Y.; und Observatoire Midi-Pyrénées, Toulouse, Frankreich.
JPL leitet die Missionen Mars Odyssey und Mars Global Surveyor für das Office of Space Science der NASA in Washington. Ermittler der Arizona State University, der University of Arizona und des Johnson Space Center der NASA in Houston bauten und betreiben Odyssey-Wissenschaftsinstrumente. Die russische Luft- und Raumfahrtbehörde lieferte den Hochenergie-Neutronendetektor und das Los Alamos National Laboratory lieferte das Neutronenspektrometer. Das Goddard Space Flight Center der NASA lieferte den Laserhöhenmesser von Global Surveyor. Informationen zum Mars-Explorationsprogramm der NASA sind online verfügbar unter: http://mars.jpl.nasa.gov
Originalquelle: NASA/JPL-Pressemitteilung