Sonnenuntergang vom Hochwald aus ...

Ein Gastbeitrag von Werner Schorisch, Zittau.  Aufgenommen am 28.11.2011, Hochwald, Zittauer Gebirge

Im Bild ist der Bereich zwischen dem Grünberg und dem Kleis (rechts) zu sehen. Hinter dem Grünberg am Horizont kann man aber auch noch den Kozel und den Hohen Geltsch (bei Auscha) ausmachen. Die drei Hügel vor der schnell untergehenden Sonne sind von rechts der Kottowitzer Berg, der Langenauer Berg und der Limberg (unweit von Haida).

Sehr interessant erscheint diese optisch bedingte Einbuchtung der Sonnenscheibe im Horizontdunst. Darüberhinaus ist die durch die Refraktion verursachte Abplattung der Sonne schon recht gut zu erkennen.

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Die Gratzer Höhlen am Töpfer im Zittauer Gebirge

Ein Gastbeitrag von Björn Ehrlich, Zittau-Hörnitz (Fotos)

Die meisten Berge des Zittauer Gebirges bestehen aus kreidezeitlichen Sandstein, der sich hinter einer tektonischen Linie (der Lausitzer Überschiebung)  bis heute erhalten hat. Einer von diesen "Sandsteinbergen" ist der 582 m hohe Töpfer. Wenn man ihn über einem bestimmten Weg von der "Teufelsmühle" aus besteigt, gelangt man in halber Höhe auf einen flachen Sattel, auf dem sich ein Massiv mächtiger (ca. 30 m hoher) Sandsteinfelsen erhebt. Es sind die sogenannten "Gratzer Höhlen". Sie sind ein sehr beliebtes Klettergebiet, wie die vielen Sicherheits- und Abseilringe an den z.T. senkrecht aufsteigenden Felswänden zu erkennen geben. Und bei schönen Wetter wird man hier immer Sportkletterer antreffen können.

Der Name "Gratzer Höhle" geht auf eine Sage zurück, die von einer menschlichen Tragödie berichtet. Sie hat sich aber nicht hier in der Felsenwelt des Töpfers abgespielt, sondern im nahe gelegenen Zittau. Dort soll sich nämlich vor langer Zeit die Frau eines reichen Zittauer Kaufmannes und Bierhofbesitzers mit Namen Grätz in selbstmörderischer Absicht im hauseigenen Brunnen ertränkt haben. Um ihrer Seele Ruhe zu verschaffen, wurde sie vom Zittauer Scharfrichter eingefangen (mich persönlich würde interessieren, wie er das gemacht hat) und in einer ihrer Schmuckkästchen eingeschlossen. Diese Kästchen soll er dann in einer der vielen Felsenhöhlen am "Gratzer" versteckt haben. Die Sage berichtet nun, daß derjenige, der das Kästchen findet, nicht nur die hineingebannte Seele rettet, sondern darin auch noch einen wertvollen Schatz findet.Ich (M.S.) selbst war in meiner "Kletterzeit" (8. bis 10. Klasse)  regelmäßig hier Klettern. Aber das Kästchen habe ich nicht gefunden. 

Die "Notfallrettungsstation" mit einer zusammenlegbaren Trage in einem Blechkasten. Durch den linken Felsenspalt gelangt man auf die andere Seite des Felsenblocks, dorthin, wo der Felsenturm "Die krumme Tante" steht...

In der Gratzer Höhle versammelten sich einst Siedler der religiös-feinsinnigen Gemeinden, um Vorträge der Prediger Johannes Czersky aus Schneidmühl, Elsner aus Zittau u.a. anzuhören. Eine an den Felsen angebrachte Schrift soll an jene Tage erinnern.

Das ist der Haupteinstieg in die Gratzer Höhlen. Deutlich sind die abgenutzten Felstritte zu sehen, über die man auf den Felsen gelangt. Ein weiterer gangbarer, aber schwieriger Weg ist über den sogenannten Schweinekamin, wo man sich zuerst durch einen Felsengang und dann durch ein nicht mal ein halbes Meter messendes Loch quetschen muß, um unterhalb des "Einsamen Zahns" zu gelangen ....

Die "Krumme Tante", ein ca. 15 m hoher Felsenturm auf der Nordseite der Gratzer Höhlen. Auf der hier nicht sichtbaren Seite verläuft ein durch Ringe gesicherter Felsspalt, über den man relativ leicht hinauf gelangen kann. Es war für mich als Schüler damals ein Höhepunkt, als wir anläßlich eines "Kletterkurses" (den wir als Radsportler damals absolvieren durften, ich glaube, ich war damals in der 9. Klasse) unter Sicherung erfahrener Bergsteiger da hinaufklettern und uns dann von dort oben abseilen durften...

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Planet Mars (24) - Direkte Erkundung der Marsoberfläche

Direkte Erkundung der Marsoberfläche

Eine Frage, welche nicht nur die Wissenschaftler seit Anbeginn der Marsforschung bewegt, ist die Frage, ob es auf dem Mars in irgendeiner Form Leben gibt bzw. einmal gegeben hat. Diese Frage hat sicherlich die erste Marslandemission, bei der im Sommer 1976 zwei Lander (Viking 1 und Viking 2) erfolgreich auf der Marsoberfläche abgesetzt wurden, im hohen Maße beflügelt. Deshalb ist es nicht verwunderlich, daß einige chemische Unter­suchungen, die von diesen Sonden ausgeführt wurden, genau dieses Thema zum Inhalt hatten. Im Nachhinein muß man zwar konstatieren, daß gerade die drei „biologischen“ Experimente nicht so gelaufen sind, wie man es sich vorgestellt hatte. Ihre Ergebnisse erscheinen aber heute, nachdem man gegenüber 1976 unendlich viel mehr über den Mars weiß, in einem neuen Licht und ergänzen die Messungen, die von den Nachfolgeunternehmen (ab 1997) durchgeführt wurden. Auf jeden Fall ha­ben die Panoramaaufnahmen der Landeplätze der Viking-Sonden unser Bild (und das Bild des Mars in der Öffentlichkeit) lange beeinflußt – da es über 20 Jahre die Einzigen waren, die es gab. 

Die Viking-Landemission 1976

Am 20. Juli 1976 war es soweit. Die Menschheit konnte zum ersten Mal einen direkten Blick auf die Marsoberfläche – und zwar von der Marsoberfläche selbst aus – werfen. An diesem Tag erreichte das Landegerät von Viking 1 im westlichen Bereich des Chryse Planitia am Fallschirm sicher die Oberfläche des roten Planeten und begann seine 1 ½ Marsjahre dauernde Arbeit. Auch die Landung von Viking 2 am 3. September 1976 sollte ein voller Erfolg werden. Die letzten Daten von diesem Lander erreichten die Erde am 11. April 1980. Mittlerweile konnten auch beide Marsstationen auf hochauflösenden Aufnahmen des Mars Reconnaissance Orbiters direkt aus der Marsumlaufbahn heraus fotografiert werden. 

Landung

Jede der Viking-Sonden bestand aus zwei Teilen, einem Orbiter, der den Mars aus einer Umlaufbahn heraus untersuchte und einem Landeteil, der auf der Marsoberfläche aufsetzte. Die komplette Sonde wurde zunächst in eine nahezu rotationssynchrone elliptische Umlaufbahn (Umlaufszeit 24.6 Stunden) um den Mars gebracht, wobei der marsnächste Punkt ungefähr bei ~1500 km und der marsfernste Punkt bei ~32600 km lag. Ungefähr einen Monat später begann der Abstieg des Landers, dessen Geschwindigkeit sich beim Eintritt in die Marsatmosphäre durch die Reibung an den Luftteilchen am Hitzeschutzschild (aerodynamische Bremsung) stetig verringerte bis in etwa 6300 m Höhe ein für Überschallgeschwindigkeiten ausgelegter Fallschirm den Abstieg weiter verzögerte. Außerdem wurde zu diesem Zeitpunkt der nicht mehr benötigte Hitzeschild abgesprengt. Er liegt jetzt irgendwo unzugänglich für Anti­quitätensammler auf der Marsoberfläche. Als der Lander eine Höhe von ~1600 m erreichte, wurde der Fallschirm und die Abdeckhaube gelöst und die restliche Abbremsung bis zur weichen Landung übernahmen drei Hydrazin-Landetriebwerke. Die Aufsetzgeschwindigkeit lag bei ~2.4 m/s (8.64 km/h), wobei der Aufprall durch drei Federbeine gedämpft wurde. Für jene Zeit waren diese Landungen außergewöhnliche navigatorische und ingenieurtechnische Meisterleistungen – und es hat auf Anhieb geklappt! 

Ausrüstung der Lander

Bereits beim Abstieg wurden einige Meßgeräte aktiviert, die im Bereich des Hitzeschutzschildes plaziert waren. Dazu gehörte ein sogenannter Verzögerungspotentialanalysator, mit dessen Hilfe die Ionenkonzentration in der Ionosphäre des Mars bei dessen Durchflug gemessen werden konnte. Die höhenabhängige Zusammensetzung der Marsatmosphäre wurde mit Hilfe eines speziellen Massespektrometers alle 5 Sekunden bestimmt. Außerdem kam parallel dazu ein weiteres Instrumentenpaket zum Einsatz, mit dessen Hilfe ab einer Höhe von 132 km das Dichte-, Temperatur- und Druckprofil bis zum Absprengen des Hitzeschildes in 5.8 km Höhe bestimmt werden konnte. 

Der Lander selbst ist vor dem Start auf der Erde sorgfältig sterilisiert worden, um eine Kontamination des Mars mit irdischen Mikroorganismen weitgehend zu vermeiden (moderne Abschätzungen zeigen jedoch, daß einige Bakterien den Flug zum Mars und die Landung durchaus überlebt haben könnten, so daß es ein paar Mikroben geben sollte, die, vielleicht sogar noch heute, irgendwo im Lander ihr trostloses Dasein fristen. Mikroorganismen sind bekanntlich sehr anpassungsfähig). 

Meßgeräte und Kamera

Auf die Landemasse von 550 kg entfielen bei den Viking-Sonden ca. 34 kg auf die wissenschaftliche Nutzlast. Dazu gehörten Druck- und Temperatur-Sensoren, jeweils ein Gaschromato­graph- und Massenspektrometer (GC-MS), ein X-Ray Fluores­cence Spectrometer (XRFS), ein Seismograph sowie das umfang­reiche Bioscience-Package. Die speziell für die Viking-Lander entwickelten Kameras lieferten 360°-Panoramabilder nach dem 1-Zeilen-Abtastverfahren. Da z.B. Vidicon-Röhren zu energieauf­wendig waren (CCD’s gab es damals noch nicht), wurde als Lichtdetektor eine Bank aus 6 mit Filtern ausgestatteten Photodioden verwendet, die fest im Kameraturm angeordnet waren. Sie erlaubten sowohl Schwarz-Weiß-Aufnahmen in festgelegten Spektralbereichen als auch Farb- und Infrarot­aufnahmen mit einer recht guten Winkelauflösung. Das eigent­liche Aufnahmeprinzip war einfach und genial: Hinter einem senkrechten Schlitz im Kameraturm befindet sich ein in vertikaler Richtung schwenkbarer Kippspiegel, der in der Lage war, 512 verschiedene aufeinanderfolgende Positionen einzunehmen und das Licht einer abbildenden Optik zuzuführen. Auf diese Weise entstand eine senkrechte Abtastzeile mit einer Auflösung von 512 Bildpunkten. Die Optik wiederum leitet das Licht auf das Diodenarray, wo deren Intensität gemessen und das Signal in den folgenden Baugruppen elektronisch aufbereitet und zwischen­gespeichert wurde. Immer wenn eine vertikale Zeile vollständig erfaßt war, drehte sich der Kameraturm um eine Zeilenbreite in horizontaler Richtung und eine neue Vertikalzeile konnte aufgenommen werden. Auf diese Weise dauerte die Aufnahme eines 360° -Panoramabildes ungefähr 20 Minuten (Winkelauf­lösung im HiRes-Modus 2.4 Bogenminuten, entspricht ungefähr dem des menschlichen Auges). Als Ergebnis ergab sich ein Bild, welches aus ca. 10 Millionen Pixeln bestand und in unmittelbarer Nähe des Landers noch Objekte von Millimetergröße auflösen konnte. 

Das Viking-Biolabor

Es ist nicht einfach, mikrobielles außerirdisches Leben nachzu­weisen, wenn man nicht genau weiß, wie es biochemisch funktioniert. Zwar kann man heuristisch davon ausgehen, daß auf jedem Fall Kohlenstoffchemie eine Rolle spielt, aber besser ist es, Leben an einer universelleren Eigenschaft auszumachen und zwar an der, daß es seine Umwelt verändert. Und genau auf dieser grundlegenden Eigenschaft beruhten im Wesentlichen die biologischen Experimente der Viking-Lander. 

• Gasaustausch mit der Marsoberfläche – das Photosynthese-Experiment (Pyrolytic Release) 

Ziel dieses Experiments war es nachzuweisen, ob eine Boden­probe in der Lage ist, radioaktiv markierten Kohlenstoff aus der Atmosphäre aufzunehmen. Bekanntlich wird auf der Erde im Prozeß der Photosynthese Kohlenstoff von entsprechend aktiven Lebewesen aus der Umgebung entnommen und über bioche­mische Reaktionen zu komplexen Biomolekülen (z.B. Glukose) verbaut. Die Idee hinter diesem Experiment bestand darin, daß sich eine Bodenprobe, die dem Licht einer Xenon-Lampe ausge­setzt wird und die sich in einem mit radioaktiven Kohlen­stoffatomen (genauer  C(14) in Form von CO bzw. CO2) angerei­cherten Gas befindet, mit C(14)-Atomen anreichern sollte, wenn es in der Bodenprobe Mikroorganismen gibt, die der Photosynthese fähig sind. Dazu wurde mit dem Greifarm des Viking-Landers eine Bodenprobe entnommen, in den Reak­tionsbehälter überführt und dort unter dem Licht der Xenon-Lampe (dessen UV-Anteil vorsichtshalber ausgefiltert wurde) einer mit radioaktiven Kohlenstoffatomen angereicherten warmen (Temperatur zwischen 6 und 27 °C) Kohlendioxidatmosphäre ausgesetzt. Die Probe verblieb insgesamt 5 Tage in diesem Reaktionsgefäß bis das Kohlendioxid-Gas durch Helium ersetzt wurde. Sollten sich Mikroorganismen in der Bodenprobe aufgehalten haben, dann sollte diese Bodenprobe jetzt radioaktiv verseucht sein, was im nächsten Schritt zu überprüfen war. Zu diesem Zweck wurde das Heliumgas erst einmal einem Gaschromatographen zugeführt, in dem sich eventuell vorhandene organische Substanzen absetzten. Anschließend erhitzte man die Zelle mit der Probe auf 625 °C, um eventuell darin enthaltene organische Substanzen thermisch zu zersetzen (Pyrolyse). Das dabei entstandene Gas wurde auf die gleiche Weise zuerst einem Gaschromatographen und anschließend einem Geigerzähler, der den radioaktiven Zerfall der C(14)-Atome registrieren kann, zugeführt. Zum Schluß wurde auch noch der Inhalt des Gaschromatographen auf ca. 700 °C erhitzt und die dabei entstehenden Gase nach radioaktiv markierten Kohlenstoffatomen durchsucht. 

• Stoffwechselexperiment (Labeled Release) 

Die Grundidee des Stoffwechselexperiments war, daß sich Lebewesen von organischen Substanzen ernähren, um auf diese Weise ihren Metabolismus aufrecht zu erhalten. Wenn man den Mikroorganismen radioaktiv markierte „Nahrung“ zur Verfügung stellt, dann sollte als Stoffwechselprodukt  CO2 entstehen, bei dem zumindest bei einigen Molekülen der normale Kohlenstoff durch den radioaktiven Kohlenstoff  C(14) aus der Nährlösung ersetzt ist.

Schematischer Aufbau der drei in den Viking-Landern zum Einsatz gelangten Experimenten zum Nachweis biologischer Aktivitäten in Bodenproben vom Mars. 

In diesem Experiment wurde eine Bodenprobe mit einer flüssigen, radioaktiv markierten Nährlösung versetzt. Danach wurde über einen Zeitraum von 11 Tagen das Gas über der Probe überwacht, um eventuell durch Stoffwechselprozesse frei­gesetzte C(14)-Atome, die an Kohlenmonoxid (CO) -, Kohlendioxid CO2)- oder Methan (CH4) - Molekülen gebunden sind, anhand ihres für sie typischen radioaktiven Zerfalls nachzuweisen. Auf das Ergebnis dieses Experiments hatten die Astrobiologen seinerzeit ihre größten Hoffnungen gesetzt. Die Ergebnisse waren jedoch negativ. Es konnten in der Bodenprobe keinerlei Anzeichen einer biologischen Aktivität festgestellt werden. 

• Gasaustausch-Experiment (Gas Exchange) 

Bei diesem Experiment erhoffte man sich Änderungen in der Zusammensetzung des Gases im Reaktionsbehälter zu finden, nachdem die Bodenprobe mit einer Nährlösung versetzt wurde. Die Idee, die diesem Experiment zugrunde liegt, besteht darin, daß Mikroorganismen die Konzentration von mindestens eine der Gase  H2, N2,O2 , CO2  oder CH4 aufgrund ihres Stoffwechsels erhöhen oder erniedrigen sollten. Um eine derartige Änderung festzustellen, wurde nach jeweils 1, 2, 4, 8 und 12 Tagen jeweils eine Gasprobe aus dem Reaktionsgefäß entnommen und mittels eines empfindlichen Gaschromatographen sowie mit Hilfe eines Massenspektrometers untersucht. 

Alle Experimente wurden zu Kontrollzwecken auch mit voll­ständig sterilisierten Bodenproben wiederholt. Die Sterilisierung erfolgt dabei durch Erhitzung der Proben auf über 160 °C. 

Bodenuntersuchungen

Eine wichtige Aufgabe der Viking-Lander lag in der Bestimmung der stofflichen Zusammensetzung des Marsbodens. Im Einzelnen ist es schwierig, ohne genaue Laboruntersuchungen Mineralzu­sammensetzungen in Gesteins- oder Bodenproben genauer zu bestimmen, insbesondere auch deshalb, da man u.U. auf fremden Himmelskörpern irgendwelche unbekannte Minerale zu erwarten hat. Die dazu vergleichsweise einfache Aufgabe, die Anteile verschiedener chemischer Elemente bzw. Isotope in einer Probe zu bestimmen, kann dagegen relativ gut mit autonomen Geräten vor Ort vorgenommen werden. Aus diesen Daten lassen sich in gewissen Grenzen Aussagen über die vermutliche mineralische Zusammensetzung (z.B. ob es sich um Basalt oder eher einem Karbonatgestein handelt) machen. 

Die Methode der Wahl, um die elementare Zusammensetzung einer Probe in qualitativer und quantitativer Hinsicht zu bestimmen, ist die Röntgenfluoreszenzanalyse. Es handelt sich dabei um eine zerstörungsfreie Analysemethode, die sich sehr gut automatisieren und auch sehr kompakt gerätetechnisch realisieren läßt. Nach Viking hatten auch alle anderen folgenden Marslandemissionen derartige Spektrometer an Bord. Ihre Funktionsweise beruht auf dem physikalischen Effekt der Flu­oreszenz: Bestrahlt man bestimmte Stoffe mit Licht (hier Rönt­genstrahlung), dann können sie ihrerseits zur Lumineszenz ange­regt werden. Verschwindet diese Ausstrahlung bereits 10^-8 s nach Beendigung der Bestrahlung, dann spricht man von Fluoreszenz (andernfalls von Phosphoreszenz). Verwendet man zur Anregung Röntgenstrahlung, so sind deren energiereichen Photonen in der Lage, kernnahe Elektronen aus den Atomen der Probe herauszuschlagen (z.B. K und L-Schale). Dadurch können Elektronen aus höheren Schalen auf die freien Energieniveaus zurückfallen, wobei die für die entsprechende Energiedifferenz charakteristische Röntgenstrahlung emittiert wird. Da das charakteristische Röntgenspektrum der Fluoreszenzstrahlung typisch für jedes Element (oder Isotop) ist, läßt sich daraus die elementare Zusammensetzung der Fluoreszenzstrahlungsquelle relativ leicht ermitteln. 

Im Röntgenfluoreszenzspektrometer (XRFS) der Viking-Lander wurde eine Fe(55) (5.9 keV) und Cd(109) (22.6 keV) –Strah­lungsquelle zur Anregung verwendet. Damit ließ sich ein charak­teristisches Röntgenspektrum für Elemente ab Z=24 (Mg) induzieren. Detektiert wurde es mit vier regelmäßig neu kali­brierten Proportionalzählrohren, die eine Genauigkeit bezüglich der ermittelten Konzentrationen von 0.02 % bei Spurenele­menten und 2% bei Hauptelementen (wie z.B. Si) erreichten. Das XRFS war ein Vorgänger der seither auf allen anderen auf dem Mars mitgeführten Alphastrahlen - Röntgenspektrometer, die zusätzlich noch die zurückgestreute Alphastrahlung bestimmen konnten. 

Meteorologische und seismische Untersuchungen

Für die kontinuierliche Bestimmung des „Marswetters“ über die gesamte Aktivitätsdauer der Lander war ein spezielles Meteoro­logie-Package zuständig, welches auf einem eigenen, ca. 1.5 m hohen Mast angebracht war. Damit konnten kontinuierlich die Temperatur, der Luftdruck sowie die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung gemessen werden. Die zu diesem Zweck zum Einsatz gelangten Anemometer bestanden aus drei elektrisch beheizten, mit Aluminium überzogenen Platinzylindern, deren Abkühlung durch den Wind ein Maß für dessen Stärke war. Die Abkühlung wurde über die Heizleistung ermittelt, die über eine Regelstrecke derart gesteuert wurde, daß der Meßzylinder immer die gleiche Temperatur besaß wie ein Referenzzylinder. Mit dieser Meßanordnung ließen sich Windgeschwindigkeiten zwischen 10 m/s und ~150 m/s mit einer Genauigkeit von ca. 10% bestimmen. 

Der Druckmesser bestand aus einer Metallmembran über einer evakuierten Kammer, die quasi als Kondensator diente. Druck­änderungen ließen sich dann als Kapazitätsänderungen über die Vakuumkammer ermitteln. 

Die außerdem vorgesehenen seismischen Messungen konnten leider nicht durchgeführt werden. Das Seismometer von Viking 1 war bereits während der Landung ausgefallen und das Seis­mometer von Viking 2 war so empfindlich eingestellt, daß es sich lediglich als zusätzlicher Windmesser betreiben ließ. 

Weitere Experimente Die Viking-Lander hatten noch ein paar weitere Experimente an Bord, mit deren Hilfe sich z.B. die magnetischen und mecha­nischen Eigenschaften des Bodens bestimmen ließen. Außerdem wurden die Signale, die die Lander an den Orbiter übermittelten, genau verfolgt um daraus Rückschlüsse auf die Rotationspara­meter des Planeten (Rotationsdauer, Präzessionsfrequenz etc.) ziehen zu können. Außerdem konnte aus der genauen Analyse dieser Funkdaten der Landeort so genau bestimmt werden, daß 28 Jahre später der Mars Reconnaissance Orbiter die Lande­plätze samt den Landern auf der Marsoberfläche fotografieren konnten.

Die Gerald A. Soffen Memorial Station (Viking 2) auf dem Mars, fotografiert mit der HiRes-Kamera des Mars Reconnaissance Orbiters im Jahre 2007. Der Lander hat einen Durchmesser von ~ 3 m. Quelle NASA 

Die Marsoberfläche an den Viking-Landeplätzen

Der Landeplatz von Viking 1 wurde bewußt im Abflußbereich eines ausgedehnten Systems von Channels gelegt, die in das Chryse-Becken von Süden her einmünden. Man hoffte, vor Ort etwas über den Einfluß von Wasserströmen zu erfahren, die ehemals diese Channel durchflossen haben. Bei den folgenden Untersuchungen konnten jedoch nur wenige und genau ge­nommen hochgradig interpretationsbedürftige Hinweise auf eine fluviale Vergangenheit gefunden werden. Eine chemische Analyse des Bodenmaterials zeigte, daß es offensichtlich vulkanischen Ursprungs ist. Außerdem konnte eine leichte Anreicherung an schwefelhaltigem Material kurz unter der Bodenoberfläche nachgewiesen werden, welches man als sulfatischen Ursprungs interpretiert. Auch die Gesteinsbrocken, die teilweise von Winderosion gezeichnet sind („Windkanter“), bestehen aus Basalt. Sie bedecken rund 7% der Marsoberfläche im Bereich des Landeplatzes. Dazwischen befinden sich dünenartige Anwehungen von Lockermaterial. 

Viking 2 erreichte im äußeren Randbereich des ca. 90 km messenden Impaktkraters Mie (in der Landschaft Utopia Planitia, 6460 km vom Landeplatz Viking 1 entfernt) die Marsoberfläche. Die Gegend ist völlig flach und ähnelt morphologisch sehr stark einer irdischen Steinwüste. Rund 15% der unmittelbaren Umgebung des Landeplatzes sind mit einzeln identifizierbaren Gesteinsbrocken bedeckt, die genauso wie die Gesteine am Landeplatz von Vikíng 1 aus basaltischem Material bestehen. Das dazwischen liegende Lockermaterial scheint aus anderen Gegenden angewehtes Material zu sein mit nur einer geringen Beimengung von Erosionsschutt der anliegenden Gesteine. 

Ergebnisse der biologischen Experimente und der Bodenuntersuchungen

Aus den Ergebnissen, welche die biologischen Experimente geliefert haben, konnte keine Hinweise auf „Leben“ auf dem Mars herausgelesen werden – die Ergebnisse waren schlicht und einfach in dieser Beziehung indifferent. Man konnte zwar schwache Hinweise auf das Ablaufen organischer Reaktionen finden, jedoch explizit keine organischen Moleküle feststellen. Es ist durchaus wahrscheinlich, daß derartige Reaktionen stattge­funden haben, wobei jedoch die dabei entstandenen organischen Moleküle letztendlich nicht geplanten oxidativen Prozessen im Reaktionsgefäß zum Opfer gefallen sind. Die von der Phoenix-Sonde im Marsboden nachgewiesenen Perchlorate wären dafür eine plausible Erklärung. Erhitzt man derartige Verbindungen, dann entsteht ein starkes Oxidations­mittel, welches augenblicklich etwaige organische Moleküle in einer Probe zerstört. Und genau solch ein Vorgang könnte bei den biologischen Experimenten auf Viking stattgefunden haben. 

Der Viking 1-Landeplatz hat 1981 von der NASA den Namen „Thomas A. Mutch Memorial Station“ erhalten, nach einem am Viking-Projekt maßgeblich beteiligten Wissenschaftler, der während einer Himalaja-Expedition verstorben ist. Quelle NASA

Viking 1 (oben) und Viking 2 – Landeplatz. Quelle NASA

Meteorologische Beobachtungen

Während der „Lebensdauer“ der beiden Viking-Sonden konnten mehr oder weniger kontinuierlich meteorologische Parameter des Landeplatzes bestimmt werden. Im Einzelnen betrifft das die Lufttemperatur, den Luftdruck und teilweise die Windgeschwin­digkeit. Die tiefste Temperatur, die von Viking 2 gemessen wurde, lag bei -120° C, die höchste Temperatur bei +4° C. Letztere wurde im Mars-Winter während eines Staubsturms registriert. Die saisonal bedingten Luftdruckschwankungen lagen zwischen 0.73 MPa (7.3 bar) und 1.08 MPa (10.8 bar) und widerspiegeln das jahreszeitliche Ausfrieren und Sublimieren von Kohlendioxid aus der Marsatmosphäre. 

Die mittlere tägliche Temperaturschwankung lag am Landeplatz von Viking 1 zwischen -77° C und -14° C. Alle diese Daten waren wichtig für die Entwicklung eines Wettermodells des Mars. 

Nächstes Mal: Mars Pathfinder und Marsauto "Sojourner"

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Essay: Wind im Tank - Flaute im Portmonnaie

Am 25.Oktober erschien ein sehr interessanter Artikel von dem von mir sehr geschätzten Wissenschafts-Journalisten Holger Dambeck in der Online-Ausgabe des „Spiegels“, in dem er von der Inbetriebnahme eines sogenannten Hybridkraftwerks in Prenzlau bei Berlin berichtet. Im Sinne der „Energiewende“ hofft man, durch die Umwandlung von Windstrom und durch Strom, den Photovoltaik-Anlagen liefern, das Speicherproblem ein für allemal zu lösen, indem man in einem ersten Schritt Wasserstoff durch Elektrolyse und in einem zweiten Schritt Methan (was Erdgas entspricht) erzeugt. Diese Gase können dann in die bereits vorhandenen Erdgasspeicher eingespeist und später bei Strommangel in Gaskraftwerken wieder in elektrischen Strom umgewandelt werden. Aber das kann man alles in dem Spiegel-Artikel nachlesen. Ich will darauf nicht näher eingehen - insbesondere auch nicht auf die Problematik der Umwandlung von Wasserstoff in Methan...    

Als Physiker interessiert man sich erst einmal für Zahlen, denn wir sind es gewöhnt, bestimmte Sachverhalte zumindest einmal zahlenmäßig zu überschlagen, bevor wir sie beurteilen (das hat uns Enrico Fermi gelehrt). Und so liest man, daß die gesamte Anlage 21 Millionen Euro gekostet hat (natürlich zum überwiegenden Teil von öffentlichen Geldern finanziert) und daß sie in der Lage ist, 120 Kubikmeter Wasserstoff pro Stunde zu erzeugen. Und das man mit 120 Kubikmeter Wasserstoff (das Volumen entspricht unkomprimiert einem Würfel von ~ 5 m Kantenlänge) mit Hilfe eines Brennstoffzellenfahrzeuges ~1200 km fahren kann, also von Prenzlau bis Marseille. Damit ließe sich also, nimmt man einen Super-betriebenen VW Golf GTI als Maßstab, ~100 Liter (Kubikdezimeter) Super-Benzin einsparen. Oder etwas salopp ausgedrückt, das Hybrid-Kraftwerk in Prenzlau erzeugt in einer Stunde aus Windstrom ein Energieäquivalent von 100 Liter Superbenzin. An einem Tag 2400 Liter und in einem Jahr 876000 Liter. Ein Liter Super kostet z.Z. 1.48 €.  Also wird in einem Jahr ein Benzinäquivalent von ~ 1.3 Millionen € erzeugt. Damit dürfte sich das Kraftwerk bereits nach 16 Jahren amortisiert haben. Das ist natürlich keine ordentliche betriebswirtschaftliche Rechnung (ich habe Zinsen, Abschreibungen, Betriebskosten etc. vernachlässigt, was das Ergebnis natürlich völlig verfälscht). Aber man bekommt ein Gefühl dafür, was ein „richtiges“ Hybridkraftwerk einmal in der Lage sein wird, zu leisten. 

Man kann aber auch noch eine andere Rechnung versuchen, über den Heizwert des produzierten Wasserstoffs. 120 m³ Wasserstoff entsprechen dem Heizwert von ungefähr  33 m³ Erdgas (entspricht ~330 kWh an chemischer Energie). Die Anlage erzeugt also im Jahr ca. 2.9, sagen wir mal 3 Millionen kWh. Eine kWh kostet z.Z. 0.04 €. Der jährliche Ertrag liegt also bei ~120000 € ... Weiter will ich gar nicht rechnen.

Nun könnte man sagen, daß, was in Prenzlau eingeweiht wurde, ist doch nur eine Pilotanlage. Sie soll einfach demonstrieren, daß es möglich ist, aus Windstrom Wasserstoff und aus Wasserstoff wieder elektrischen Strom zu machen.  Und wenn das so richtig schön funktioniert, dann baut man solche Hybridkraftwerke in großer Zahl, die dann sogar grundlastfähig sind. Und schwupps sind wir von den volatilen erneuerbaren Energien „Wind“ und „Sonne“ unabhängig, denn wenn der Wind mal nicht so richtig bläst und nur der Mond die Solarpanel bescheint, dann wird halt das Windgas verbrannt und auf diese Weise Strom erzeugt. Brave new World.

Als Naturwissenschaftler fragt man sich aber, wieso man für so etwas überhaupt eine „Forschungsanlage“ braucht?  Der Hoffmannsche Wasserzersetzungsapparat wurde um 1866 erfunden. Großtechnisch wird die Wasserstoffelektrolyse schon seit über 100 Jahren in der chemischen Industrie eingesetzt. Die chemisch-physikalischen Details sind genausolange bekannt. Das einzige Neue dünkt mir, sind die angeschlossenen Windräder...

Also wäre es doch interessant zu wissen, wieviel von der elektrischen Energie, welche die Windräder so bei mäßigen Wind erzeugen, am Ende, wenn der im Hybridkraftwerk erzeugte Wasserstoff wieder verbrannt wird, als elektrische Nutzenergie übrigbleibt. Doch leider fehlen diese Angaben in allen Artikeln, die ich zu dem Thema „ergoogelt“ habe. Also versuchen wir es selbst es herauszubekommen. Wichtig sind dabei nur die Wirkungsgrade bei den einzelnen Prozeßschritten (siehe meinen Essay „Nachdenken über Energie“).

Als Erstes muß der Wechselstrom, den die Windkraftgeneratoren erzeugen, in Gleichstrom umgewandelt werden, denn Elektrolyse funktioniert nur mit Gleichstrom. In der Literatur findet man für diese Transformation einen Wirkungsgrad von ~0.92, d.h. im günstigsten Fall ist mit etwa 8% Verlust zu rechnen. Die Hochdruckelektrolyse von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff ist im Vergleich zu anderen elektrochemischen Prozessen recht effektiv. In der Wikipedia findet man dafür einen erreichbaren Wirkungsgrad zwischen 70% und 80%. Gehen wir also von einem Verlust von ~25% aus, was einem Wirkungsgrad von 0.75 entspricht. 22.4 Kubikdezimeter Wasserstoffgas wiegen gerade einmal 2 Gramm. Um es vernünftig speichern zu können, muß es zumindest auf den Gasdruck von Erdgasspeichern komprimiert werden. Auch dazu ist Energie notwendig. Ich schätze mal optimistisch, daß hier ein Verlust von vielleicht 5% eintritt. Das Ziel des ganzen Prozedere ist es aber, am Ende wieder elektrische Energie zu erzeugen und zwar zu dem Zeitpunkt, wo sie gerade benötigt wird (erinnern wir uns, im „Netz“ muß immer genausoviel an elektrischer Leistung verfügbar sein, wie zu dem gegebenen Zeitpunkt benötigt wird – andernfalls gehen die Lichter aus). Dazu dienen Gasmotore, die mit Wasserstoff betrieben, Generatoren antreiben, die dann wiederum den Wechselstrom erzeugen, der an das Netz abgegeben wird. Ein Wirkungsgrad von 50% für den Gasmotor und Generator („Gasturbine“) dürfte realistisch sein (das ist ungefähr der Wirkungsgrad eines klassischen Gaskraftwerks). Weitere Verluste, die sich z.B. aus Leckagen ergeben, will ich großzügig vernachlässigen (sie dürften nochmals 10% ausmachen).

Nun ergibt sich leider der Gesamtwirkungsgrad einer Prozeßkette aus der Multiplikation der Einzelwirkungsgrade der einzelnen Prozeßschritte, hier also 0.92*0.75*0.95*0.50=0.327. Oder anders ausgedrückt, rund 70% der in das Hybridkraftwerk eingespeisten Energie verpufft ins Leere. 

Wenn also nach dem EEG aufgrund der Abnahmeverpflichtung eine Kilowattstunde „billiger Windstrom“ 13 Cent kostet, dann hat sie nach Durchlaufen des Hybridkraftwerkes dreimal an Wert zugelegt, sie ist quasi „veredelt“ worden. Und diese Wertsteigerung sollen wir demnächst alle bezahlen. Dazu ein passender Kommentar von Gernot Hassknecht ...

Nun gut. Man muß sich dem Kommentar von Herrn Hassknecht nicht unbedingt anschließen. Es macht natürlich Sinn, überschüssige elektrische Energie, die man ansonsten "erden" oder an Nachbarländer verschenken oder zu einem "negativen" Preis veräußern müßte (kein Witz, alles schon dagewesen), in solchen "Kraftwerken" zumindest noch zu einem Bruchteil zu retten. Aber den Leuten zu erklären, daß man damit das akute "Speicherproblem" für elektrische Energie lösen kann, grenzt ja dann doch wohl eher an Volksverdummung. Das Einzige, was herauskommen wird, ist, daß die Energiepreise jedes Jahr weiter steigen werden ...

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Und hier noch ein aktueller Zustandsbericht zur Auslastung unserer "Windmühlen"  (Okt. 2013)

Jeschken (Jested) im Nebel...

Der Jeschken ist mit einer Höhe von 1012 m der höchste Berg des Jeschkengebirges bei Reichenberg (Liberec) in Nordböhmen und manchmal in Nebelschwaden oder Wolken gehüllt...

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Felsenkapelle unter dem Jaberlich bei Liebenau (Hodkovice nad Mehelkou) in Nordböhmen

Nun ja, ich bin mir ziemlich sicher, dieses Bild der "Heiligen Familie" stammt nicht von Marc Chagall.

Dieser Ausschnitt ist der Teil eines Bildes, welches sich seit einigen Jahren wieder in einer kleinen, recht unscheinbaren Felsenkapelle befindet, die einstmal am Ortsausgang von Liebenau in einen mächtigen Sandsteinfelsen geschlagen wurde.

Man gelangt dahin, wenn man Liebenau in Richtung Böhmisch Aicha (Cesky Dub) verläßt und am Kreisverkehr am Ortsausgang in Richtung Saskal (Zaskali) / Jaberlich (Javornik) abbiegt. Einen knappen Kilometer weiter kommt man dann an der genannten Felsenkapelle vorbei, hinter der sich ein anmutiges Tal öffnet.

Das Bild der Kapelle, welches von einer Glasscheibe geschützt ist, erinnert einen sofort aufgrund der kräftigen blauen Farben an den berühmten russischen Künstler Marc Chagall (1887-1985), dessen bekannten Bibel-Illustrationen einen besonderen Reiz haben. Ich glaube, hier hat sich ein einheimischer Künstler von ihm zweifellos inspirieren lassen, als man vor einigen Jahre diese kleine Kapelle wieder instand gesetzt hat.

Zwei Engel mit dem "Halley'schen Kometen" als Weinachtsstern....

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Planet Mars (23) - Entwicklung der Polkappen

Entwicklung der Polkappen

Daß das Klima des Mars nicht immer so war wie heute, ergibt sich sowohl aus einer Vielzahl von Beobachtungen seiner Oberflächenstrukturen als auch aus der Erkenntnis, daß gerade der Planet Mars (ihm fehlt ein stabilisierender Großmond) starken Änderungen bezüglich der Neigung seiner Rotationsachse zur Bahnebene ausgesetzt ist (zwischen 14° und 48°, LASKAR et.al. 2004). Letzteres hat ja besonders Auswirkungen auf jahreszeitliche Phänomene und damit das Potential, das Klimasystem des Planeten auf eine quasiperiodische bzw. chaotische Art und Weise umzukrempeln.

Änderung der Neigung der Rotationsachse des Mars im Verlauf der letzten 10 Millionen Jahre (nach Simulationsrechnungen). Der gegenwärtige Wert liegt bei 25.19°. Quelle Laskar, 2004 

In diesem Abschnitt soll jedoch nur kurz und ohne allzuviel ins Detail zu gehen der Frage nachgegangen werden, ob sich die von den Himmelsmechanikern vorhergesagten Änderungen in den Bahnparametern und der Achsenneigung irgendwie in der Struktur, Lage und Ausdehnung der Polkappen widerspiegeln. 

Asymmetrie der Lage der permanenten Polkappen bezüglich der Rotationsachse, Zeugen früherer Vereisungen

Schon den teleskopischen Beobachtern des Mars ist aufgefallen, daß die Zentren der permanenten Polkappen nicht mit den geo­graphischen Polen zusammen fallen. Das Zentrum des PLDN inkl. der permanenten Wassereisauflage ist z.B. in Richtung 0° W versetzt, während das Zentrum der Südpolkappe einen ent­sprechenden Versatz in 180° W aufweist. Die einfachste Erklä­rung für diesen Sachverhalt scheint zu sein, daß sich beide Pol­kappen ursprünglich symmetrisch um die heutigen Polzentren gebildet haben, sich anschließend die Lage der Rotationsachse veränderte und schließlich im Zuge eines beginnenden Inter­glazials ein Abschmelzen eingesetzt hat. Diese noch recht grobe Arbeitshypothese kann als Grundlage für Detailuntersuchungen dienen, z.B. um anhand von Oberflächenmerkmalen die Ausmaße der Vereisungen in der Vergangenheit zu rekonstruieren. Ent­sprechende Untersuchungen sind mittlerweile verschiedentlich vorgenommen worden (z.B. Head et.al. 2000). Sie konnten alle eine größere polare Vereisung an beiden Polen feststellen. Eine genaue zeitliche Einordnung erweist sich aber prinzipbedingt als schwierig. 

Am deutlichsten läßt sich noch das Gebiet einer vergangenen Eisbedeckung im Nordpolargebiet studieren. So findet man in Fortsetzung von Olympia Planitia eine Zone (Olympia Depres­sion), die deutlich postglaziale Strukturen und Ablagerungen aufweist. Dazu gehören (um einmal das Vokabular irdischer Grundmoränenlandschaften zu verwenden) Oser, Drumlins, kleine kesselförmige Strukturen (Sölle?) sowie glaziale Rinnen.

Nordpolarkappe. Quelle NASA

Südpolarkappe. Quelle NASA

An ihnen läßt sich in etwa die Grenze einer ehemaligen Eisbedeckung ermitteln. Zieht man diese Regionen mit in das Gesamtbild ein, dann erhält man eine zum gegenwärtigen Pol weitgehend symmetrische Polkappe, die aus der heutigen perma­nenten Eisbedeckung, der mit Dünen bedeckten Olympia Lobe und den Bereich der postglazialen Deposite besteht.

Nordpolkappe mit den heute abgeschmolzenen Bereichen. Sie umfassen das mit Dünen bedeckte Olympia Planitia (Olympia Lobe) sowie dessen südliche Randzone. Quelle K.E. Fishbaugh, J.W. Head 2001 

Wann die Abschmelzung im Bereich der Olympia Lobe abge­schlossen war, läßt sich anhand der Oberflächenmorphologie (z.B. durch Zählung von Impaktkrater und durch Untersuchungen ihres Erosionszustandes) in etwa ermitteln. Es zeigt sich dabei, daß die Deposite der genannten Regionen so um die 150000 Jahre, auf jeden Fall aber jünger als 10 Millionen Jahre sein müssen (J.W.Head et. al. 2003). Dabei dokumentieren die geschichteten Ablagerungen eine äußerst feingliedrige Klima­geschichte, die geradezu dazu einlädt, sie mit den zyklischen Veränderungen der Marsbahn und der Neigung der Marsachse im Sinn irdischer Milankovic-Zyklen zu korrelieren.

Klimaänderungen durch Änderung der Bahnparameter

Auf dem Mars existieren Klimazyklen, die denen der irdischen Milankovic-Zyklen analog, jedoch um einiges stärker ausgeprägt sind. Sie legen fest, ob die Polkappen in der Tendenz anwachsen oder schrumpfen. Während die Zeitskalen durchaus vergleichbar sind, gibt es wesentliche Unterschiede in den Amplituden. So hat in den letzten 10 Millionen Jahren die Bahnexzentrizität der Erde ungefähr zwischen 0 und 0.06 geschwankt. Beim Mars lag der Bereich zwischen 0 und 0.12. Die Neigung der Erdachse (=Schiefe der Ekliptik) variierte zwischen ~22° und ~24.5°, beim Mars zwischen ~14° und ~48° (siehe z.B. J. Touma, J. Wisdom, 1993). Diese Zyklen unterschiedlicher Periode überlagern sich und führen zu „erdgeschichtlich“ kurzfristigen Klimaänderungen auf­grund wechselnder saisonaler Einstrahlungsbedingungen (auch die Dauer der Jahreszeiten in den beiden Hemisphären ändert sich mit den Bahnparametern gemäß dem 2. Keplerschen Gesetz). 

Grob kann man die Auswirkung der Achsenneigung, die ja für saisonale Effekte die Hauptverantwortung trägt, auf das Klima wie folgt beschreiben: 

30° - 35° Achsenneigung

Höhere Einstrahlung führt in den Sommermonaten zu einer verstärkten Wassereis-Sublimation im Bereich der permanenten Eiskappe und damit zu einer Erhöhung des Wasserdampfgehaltes in der Marsatmosphäre (d.h. die Atmosphäre wird auch dichter). Da sich gleichzeitig die Zone, in der Wassereis im Boden stabil ist, in Richtung Oberfläche sowie in Richtung Äquator verschiebt, kann sich dort im Laufe der Zeit ein Teil der überschüssige Feuchtigkeit im Winter absetzen und den Eispanzer dauerhaft vergrößern. Außerdem erwartet man das verstärkte Auftreten von globalen Staubstürmen, die einmal die Bodentemperaturen saisonal erniedrigen als auch Staubpartikel in großer Zahl mit dem Eis zusammen ablagern. 

20° - 30° Achsenneigung

Eine Achsenneigung in diesem Bereich führt zu einer völligen Sublimation von Eis in den Randbereichen der polaren Eiskappe, deren Durchmesser auf diese Weise schrumpft und über dem Permafrostboden eine trockene, isolierende Deckschicht hinterläßt. Da der Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre wieder geringer wird, entspricht das quasi einer Austrocknung der polarnahen (30° - 60° Breite) Gebiete. Die Oberfläche ist dann bevorzugt äolischen Abtragungsprozessen ausgesetzt, was lokal zu den beobachteten ausgedehnten Dünenfeldern führt. 

Eiszeiten auf dem Mars

Die Mehrzahl der vorliegenden Untersuchungen ist mit der Hypothese vereinbar, daß die Ausdehnung und Mächtigkeit der (permanenten) Polkappen ein sich quasiperiodisch wechselndes Phänomen sind. Deshalb ist es auch gerechtfertigt, analog zur Erde, von sich abwechselnde glaziale und interglaziale Epochen zu sprechen. Damit erschöpfen sich aber auch schon die Ähnlichkeiten.

Änderung der Achsenneigung des Mars über die letzten 3 Millionen Jahre (die Kurve geringer Amplitude um 23° entspricht der Erde und dient dem Vergleich). Die untere Darstellung gibt die maximale Poleinstrahlung für beide Pole (in %; wenn die Sonne genau über dem Pol steht – 100%) für die letzte Million Jahre an. Nach dieser Darstellung befindet sich der Mars gerade in einem Interglazial mit einer minimalen permanenten Polkappenausdehnung. Quelle Head et.al. Nature 2003 

Auf dem Mars fehlt beispielsweise ein ausgedehnter Ozean, der bekanntlich auf der Erde ein riesiges Wärmereservoir darstellt welches im Zusammenspiel mit Meeres- und Luftströmungen, der momentanen Verteilung der Land- und Wassermassen sowie der sich entsprechend der Milankovic-Zyklen ändernden Ein­strahlungsverhältnissen Einfluß auf die Entwicklung der polaren Eiskappen nimmt. Darüber hinaus spielt Staub im Gegensatz zum Mars auf der Erde so gut wie keine Rolle beim Aufbau von Eis­depositen. Auf der Erde nähren sich Gletscher von Niederschlag in Form von Schnee, den es so auf dem Mars nicht geben kann. 

Der grundlegende Mechanismus, der die Eisdeposit-Bildung auf dem Mars steuert, besteht in der Sublimation von Wassereis (was den Wasserdampfgehalt der Atmosphäre erhöht) und in der Ablagerung von Staubpartikeln, an denen Wasserdampf kondensiert ist (wodurch Wasserdampf der Atmosphäre wieder entzogen wird). Dabei unterscheiden sich je nach klimatischer Situation die „Sublimationsgebiete“ von den Regionen, wo Feuchtigkeit sich niederschlägt bzw. Staub mit Feuchtigkeit abgelagert wird. 

Glazial

„Kaltzeiten“ koinzidieren mit einer im Mittel hohen Achsenneigung (i>30°), die dazu führt, daß Wassereis aus den hochpolaren Regionen durch verstärkte Sublimierung in Wasser­dampf überführt wird. Dieser Wasserdampf gelangt durch atmosphärische Strömungen in mittlere Breiten, wo er dann zusammen mit Staub in einem ringförmigen Gürtel abgelagert wird. Auf diese Weise entstehen, bedingt durch schnelle Wechsel von i={25°±10°}, die aus vielen einzelnen Schichten bestehenden PLD’s. Da die Wechsel zwischen höherer und geringerer Achsneigung sehr schnell vonstatten gehen (P~200000 Jahre), kann die Erosion in den Zeiten geringer Achsneigung die Schichten nur z.T. abtragen bzw. modifizieren (J.W. Head et.al. 2003). 

Interglazial

„Warmzeiten“ fallen mit relativ kurzen Zeiträumen (~600000 Jahre im Gegensatz zu ~1.8 Millionen Jahre eines Glazials) mittlerer Achsenneigung (i~24°) zusammen. Während dieser Zeit, die durch eine relativ geringer Variation der Achsenneigung charakterisiert ist, verlieren die mittleren Breiten durch Diffusion und Sublimation im Zuge von Erosionsprozessen zunehmend an Feuchtigkeit, die in die Atmosphäre überführt wird („Austrocknung“ der mittleren Breiten zwischen 30° und 60°). Diese Feuchtigkeit schlägt sich in der Tendenz an den Polen nieder, wo die (permanenten) Wassereiskappen entsprechend langsam wieder an Mächtigkeit gewinnen (die Größenordnung liegt dabei bei einigen 10 m). 

Die massive Umverteilung von Eis entsprechend der Milankovic-Zyklen konnte mittlerweile an einem 3-dimen-sionalen Klimamodell des Mars (Francois Forget et.al.) weitgehend bestätigt werden. Es zeigt sehr deutlich, wie sich die breitenabhängige Eisverteilung auf dem Mars im Laufe der Zeit periodisch ändert. Damit erklären sich jetzt auch relativ zwanglos die Vielzahl glazialer Strukturen, die z.B. im Bereich der Tharsis-Hochebene und der dort befindlichen großen Vulkanbauten (Arsia Mons, Pavonis Mons, Ascraeus Mons sowie Olympus Mons) gefunden wurden (siehe z.B. Neukum et.al. 2004). Auch sind danach im Untergrund der mittleren Breiten noch große Eisreservoire zu erwarten.

Die Abfolge von Glazialen und Interglazialen wird auf dem Mars über die Veränderung der Neigung der Rotationsachse (weißer Pfeil) gegen­über der Senkrechten zur Bahnebene (gestrichelte Linie) gesteuert. Ist die Neigung groß, verliert die permanente Polkappe jedes Jahr wenige Zentimeter Eis durch Sublimation, d.h. sie wird in der Tendenz instabil. Die dadurch in die Atmosphäre gelangte Feuchtigkeit wird dann in die gemäßigten Regionen abgelagert. Nimmt die Neigung ab, erfahren die mittleren Breiten einen Verlust an Feuchtigkeit und die Eisbedeckung der Polkappen nimmt wieder zu. Quelle Brown University, NASA

Nächstes Mal: Direkte Erkundung der Marsoberfläche

Etwas über Milankovich-Zyklen - siehe mein Essay ... Erdbahnparameter und Erdklima

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