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Donnerstag, 20.07.2017
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Mars: Atmosphäre enthält Metalle

Erster Nachweis von Metall-Ionen in der Ionosphäre eines anderen Planeten

Zum ersten Mal hat eine Raumsonde Metall-Ionen in der Atmosphäre eines anderen Planeten nachgewiesen. Sie detektierte in der Ionosphäre des Mars die Ionen von Eisen, Magnesium und Natrium. Die Hauptquelle dieser geladenen Partikel sind Mikrometeoriten, die in der Gashülle des Roten Planeten verglühen, wie NASA-Forscher berichten. Die Metall-Ionen könnten vielleicht erklären, woher die Riesenwolken oder die außerhalb der Magnetfelder leuchtenden Mars-Polarlichter kommen.
In der Mars-Atmosphäre gibt es Metall-Ionen, wie nun die NASA-Raumsonde MAVEN ermittelt hat.

In der Mars-Atmosphäre gibt es Metall-Ionen, wie nun die NASA-Raumsonde MAVEN ermittelt hat.

Von der Erde weiß man schon länger, dass ihre Ionosphäre neben verschiedensten Gasen auch Metall-Ionen enthält. Sie werden vom Magnetfeld eingefangen und kreisen in verschiedenen Schichten um den Planeten. Dort tragen sie und die von ihnen abgegebenen Elektronen unter anderem zum Strahlenschutz der Erde bei. Unklar blieb jedoch bisher, ob auch andere Planeten solche metallischen Ionen in ihrer Gashülle besitzen. Zwar vermuten Planetenforscher dies schon länger, ein eindeutiger Beweis fehlte jedoch.

Eisen, Magnesium und Natrium


Jetzt hat die NASA-Raumsonde MAVEN erstmals Metall-Ionen in der Atmosphäre des Mars nachgewiesen – und so den langen gesuchten Beleg geliefert. Über die beiden letzten Jahre hinweg detektierte das Massenspektrometer der Raumsonde immer wieder Eisen-, Magnesium- und Natrium-Ionen in der oberen Atmosphäre des Roten Planeten.

Der regelmäßige Nachweis über eine so langen Zeitraum hinweg spricht nach Ansicht der Wissenschaftler dafür, dass diese Ionen ein fester Bestandteil der marsianischen Gashülle sind. "Wir hatten nach der nahen Passage des Kometen Siding Spring im Jahr 2014 schon einmal Metall-Ionen nachgewiesen, aber dies war ein einzigartiges Ereignis", erklärt Joseph Grebowsky vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt. "Wir wussten daher nicht, ob diese Ionen auch dauerhaft vorhanden sind."


Staub und Meteoriten als Metallspender


Wie die Forscher erklären, stammen diese Metalle nicht von der Marsoberfläche. Stattdessen gelangten sie – ähnlich wie bei der Erde auch - aus dem interplanetaren Raum in die Gashülle des Planeten. Staub und Mikrometeoriten aus dem All fallen ständig wie ein feiner Regenschauer in die Marsatmosphäre ein und verdampfen dort.

Ein Spektrometer der NASA-Raumsonde MAVEN wies die Metall-Ionen nach.

Ein Spektrometer der NASA-Raumsonde MAVEN wies die Metall-Ionen nach.

Dabei werden die in diesen Objekten enthaltenen Metalle frei, wie die Forscher erklären. Die Hitze und Energie beim Verdampfen führen dazu, dass den Metallatomen Elektronen entrissen werden - sie werden zu Ionen. Weil dieser Prozess auf nahezu allen Planeten und größeren Monden des stattfinden, ist es nach Ansicht von Grebowsky und seinen Kollegen sehr wahrscheinlich, dass auch in ihren Gashüllen Metall-Ionen existieren.

"Völlig anders als auf der Erde"


Spannend ist jedoch nicht nur der Nachweis der Ionen selbst, sondern auch ihre Verteilung und Zusammensetzung. "Diese ist völlig anders als das, was wir von der Erde kennen", berichtet Grebowsky. Auf der Erde sorgt das globale Magnetfeld dafür, dass sich die Metall-Ionen in mehreren, säuberlich getrennten Schichten der Ionosphäre anordnen.

Anders auf dem Mars: Der Rote Planet besitzt kein globales Magnetfeld, sondern nur lokal begrenzte Rest-Magnetfelder. Wie die Messungen der Raumsonde ergaben, bilden die Metall-Ionen der Mars-Atmosphäre daher auch nur dort geordnete Schichten – überall sonst sind sie wild durchmischt.

Erklärung für Riesenwolken?


"Die Entdeckung von Metall-Ionen auf einem anderen Planeten macht es uns möglich, ihr Verhalten mit dem der irdischen Gegenparts zu vergleichen", sagt Grebowsky. "Dadurch können wir auch die Ionosphäre und Atmosphärenchemie der Erde besser verstehen."

Die Bewegungen und Verteilungen der Metallpartikel verraten, welche Strömungen und Kräfte in diesen Atmosphärenschichten wirken. Möglicherweise können sie auch die Existenz der rätselhaften Riesenwolken und der außerhalb der Magnetfeld-Reste leuchtenden Polarlichter auf dem Mars erklären. (Geophysical Research Letters, 2017; doi: 10.1002/2017GL072635)
(NASA, 12.04.2017 - NPO)
 
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