Astronomie

In einem magnetischen Trichter werden positive Ionen vom Mars weg beschleunigt, während Elektronen auf die Atmosphäre des Planeten prallen und dort Aurora-Phänomene verursachen.

Wie hat der Mars seine dichte Atmosphäre verloren?

So lautet eines der größten Rätsel der Planetenforschung. Denn die Erosionsspuren an der Oberfläche des Mars deuten darauf hin, dass es dort in den ersten 500 Millionen Jahren nach seiner Entstehung große Wassermengen und eine entsprechend dichte Atmosphäre gab.

Seit einigen Jahren diskutieren die Wissenschaftler, ob der Sonnenwind, also der ständige Strom energiereicher Teilchen von der Sonne, die Atmosphäre im Lauf der vergangenen drei Milliarden Jahre abgetragen hat. Mit dem Spektrometer ASPERA-3 an Bord der europäischen Raumsonde Mars Express können Energie und Richtung von geladenen und ungeladenen Atomen und Molekülen im marsnahen Weltraum gemessen werden. Die Wissenschaftler setzten ASPERA-3 zur Erforschung der planetaren Aurora ein.

Seit etwa zehn Jahren wissen die Forscher, dass über der Südhalbkugel des Mars starke Magnetfelder existieren, offenbar Relikte eines ursprünglichen Magnetfelds in der Planetenkruste. Diese Felder weisen eine sehr heterogene Struktur mit lokalen magnetischen Trichtern auf. Geophysiker vermuteten daher, dass an diesen Trichtern - wie an den Polkappen der Erde - Aurora-Phänomene, also Polarlichter, auftreten müssten.

Die Messungen mit ASPERA-3 ergaben, dass dort - wie bei der Erde - Elektronen in magnetischen Trichtern zum Mars hin beschleunigt werden, während gleichzeitig schwere Ionen aus seiner Atmosphäre ins All schießen. Vermutlich handelt es sich dabei um Sauerstoff-Ionen, die häufigste Ionenart in der Marsatmosphäre oberhalb von etwa 200 Kilometer Höhe.

Die Forscher registrierten die beschleunigten Ionen besonders über Regionen, in denen das Krustenfeld des Planeten seine Polarität ändert. Daraus leiteten sie ab, wie die Nachtseite des Mars in einem empfindlichen Teleskop aussähe. Allerdings ist das Licht der Mars-Aurora zu schwach, um von der Erde aus wahrgenommen zu werden.

Mit dem ASPERA-3-Experiment auf Mars Express wollen die Forscher untersuchen, wie effizient die Abtragung der Atmosphäre durch den Sonnenwind ist. Der jetzt nachgewiesene Verlust von Sauerstoff-Ionen in magnetischen Trichtern spielt dabei eine wichtige Rolle.

Max-Planck-Gesellschaft, 17. Februar 2006