Neue Analyse senkt den Staubanteil im Marseis am Nordpol deutlich

Eine überarbeitete Auswertung spektraler Beobachtungen des nördlichen Mars-Polargebiets senkt den geschätzten Staubanteil im offenliegenden Wassereis auf in der Regel weniger als drei Prozent der Masse; der Höchstwert der neuen Rechnung liegt bei rund 2,2 Prozent. Frühere Arbeiten kamen für einzelne Abschnitte auf bis zu 25 Prozent. Besonders groß ist die Differenz am Krater Korolew: Ein dort beobachteter Abschnitt sollte früheren Berechnungen zufolge rund 22 Prozent Staub enthalten, die neue Analyse ergibt für die oberste Schicht etwa 0,4 Prozent und für den darunterliegenden grobkörnigen Eis 0,02 Prozent. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift npj Space Exploration erschienen; Grundlage ist eine Neuanalyse archivierter Fernerkundungsdaten, nicht neue Messungen.

Die Abweichung geht nicht auf neue Beobachtungen zurück, sondern auf das Verfahren, mit dem aus einem Spektrum auf die Oberflächeneigenschaften zurückgeschlossen wird. Die Helligkeit des Eises hängt zugleich von der Korngröße der Eiskristalle, der Größe und Konzentration der Staubpartikel und deren Schichtung ab. Die Rechnung verwendet einen Staubradius von etwa 1,6 Mikrometern; kleinere Partikel beeinflussen die Reflexion sichtbaren Lichts stärker, sodass zu ihrer Erklärung weniger Masse genügt. Die niedrigeren Werte passen besser zu Radardaten über die Mächtigkeit der nördlichen Eisschicht. Die Autoren schlagen vor, dass saubere Lagen mit 0,05 bis 0,5 Prozent Staub mit stärker verunreinigten Markerschichten von mehreren Dutzend Prozent abwechseln.

Als Autoren nennt die russischsprachige Darstellung Pari Mohan von der Universität Edinburgh und Aditya R. Khuller; die spanischsprachige Darstellung ordnet die Untersuchung der University of Washington zu und bezeichnet Khuller als leitenden Forscher am Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University. Ausgewertet wurden Daten der Instrumente OMEGA an Bord von Mars Express und CRISM an Bord von MRO sowie Messungen der Landesonde Phoenix, die 2008 nahe dem Nordpol Eisproben gewinnen konnte. Khuller hatte nach eigener Darstellung ein Problem des bislang vorherrschenden Verfahrens erkannt, das ursprünglich für den Mondboden entwickelt worden war. Mohan rechnete die Daten mit einem anderen Ansatz neu, der an Methoden von Steve Warren anknüpft, emeritierter Professor für Erd- und Weltraumwissenschaften in Washington.

Die Neubewertung erlaubt eine andere Deutung der jahreszeitlichen Helligkeitsschwankungen: Im Winter legt sich eine dünne Schicht feinkörnigen Reifs mit etwa einem bis zwei Prozent Staub auf das Eis, die im Sommer sublimiert und gröberes, saubereres Eis freilegt. Im Krater Korolew setzt dieser Übergang wegen der Lage und des lokalen Mikroklimas früher ein. Nach Angaben Khullers verdunkelt Staub das Eis, das sich dadurch stärker erwärmt und schneller verdampft; außerhalb der Polarregionen liegt das meiste Marseis unter einer Staubdecke, was den Anteil des zurückgestrahlten Sonnenlichts verändert.

Die Schichten könnten Informationen über das Marsklima der vergangenen Jahrtausende bewahren. Khuller will die verbesserten Verfahren nach eigenen Angaben auf weitere Regionen ausdehnen. Ein früherer Ansatz derselben Gruppe hatte argumentiert, dunkle Staub- und Eisschichten könnten Schmelzwassertaschen und damit Bedingungen für primitives Leben begünstigen; diese Überlegung ist nicht Gegenstand der neuen Analyse.