Die NASA erkundet ein Winterwunderland auf dem Mars – eine jenseitige Urlaubsszenerie mit würfelförmigem Schnee

Die HiRISE-Kamera an Bord des Mars Reconnaissance Orbiter der NASA nahm diese Bilder von frostbedeckten Sanddünen kurz nach der Wintersonnenwende auf. Der Frost hier ist eine Mischung aus Kohlendioxid (Trocken-) Eis und Wasserschnee und wird in ein paar Monaten verschwinden, wenn der Frühling kommt. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Würfelförmiger Schnee, eisige Landschaften und Frost gehören zur kältesten Jahreszeit auf dem Roten Planeten.

Wenn der Winter kommt[{“ attribute=““>Mars, the surface is transformed into a truly otherworldly holiday scene. Snow, ice, and frost accompany the season’s sub-zero temperatures. Some of the coldest of these occur at the planet’s poles, where it gets as low as minus 190 degrees Fahrenheit (minus 123 degrees Celsius).

Cold as it is, don’t expect snow drifts worthy of the Rocky Mountains. No region of Mars gets more than a few feet of snow, most of which falls over extremely flat areas. And the Red Planet’s elliptical orbit means it takes many more months for winter to come around: a single Mars year is around two Earth years.

Auch auf dem Mars bildet sich Schnee, Eis und Reif.[{“ attribute=““>NASA’s spacecraft on and orbiting the Red Planet reveal the similarities to and differences from how we experience winter on Earth. Mars scientist Sylvain Piqueux of JPL explains in this video. Credit: NASA/JPL-Caltech

Still, the planet offers unique winter phenomena that scientists have been able to study, thanks to NASA’s robotic Mars explorers. Here are a few of the things they’ve discovered:

Two Kinds of Snow

Martian snow comes in two varieties: water ice and carbon dioxide, or dry ice. Because Martian air is so thin and the temperatures so cold, water-ice snow sublimates, or becomes a gas, before it even touches the ground. Dry-ice snow actually does reach the ground.

“Enough falls that you could snowshoe across it,” said Sylvain Piqueux, a Mars scientist at NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California whose research includes a variety of winter phenomena. “If you were looking for skiing, though, you’d have to go into a crater or cliffside, where snow could build up on a sloped surface.”

HiRISE captured these “megadunes,” also called barchans. Carbon dioxide frost and ice have formed over the dunes during the winter; as this starts to sublimate during spring, the darker-colored dune sand is revealed. Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

How We Know It Snows

Snow occurs only at the coldest extremes of Mars: at the poles, under cloud cover, and at night. Cameras on orbiting spacecraft can’t see through those clouds, and surface missions can’t survive in the extreme cold. As a result, no images of falling snow have ever been captured. But scientists know it happens, thanks to a few special science instruments.

NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter can peer through cloud cover using its Mars Climate Sounder instrument, which detects light in wavelengths imperceptible to the human eye. That ability has allowed scientists to detect carbon dioxide snow falling to the ground. And in 2008, NASA sent the Phoenix lander within 1,000 miles (about 1,600 kilometers) of Mars’ north pole, where it used a laser instrument to detect water-ice snow falling to the surface.

NASA-Wissenschaftler können die Größe und Form der Schneepartikelverteilung Schicht für Schicht im Sturm messen. Die Global Precipitation Measurement Mission ist ein internationales Satellitenprojekt, das alle drei Stunden die nächste Generation von Beobachtungen von weltweitem Regen und Schnee liefern wird. Bildnachweis: Goddard Space Flight Center der NASA/Ryan Fitzgibbons

Eiswürfel

Aufgrund der Art und Weise, wie Wassermoleküle beim Gefrieren aneinander gebunden werden, haben Schneeflocken auf der Erde sechs Seiten. Für alle Kristalle gilt das gleiche Prinzip: Die Art und Weise, wie sich die Atome selbst organisieren, bestimmt die Form des Kristalls. Im Fall von Kohlendioxid sind die Moleküle im Trockeneis im gefrorenen Zustand immer in vier Formen verbunden.

„Weil Kohlendioxideis eine Symmetrie von vier hat, wissen wir, dass die trockenen Schneeflocken würfelförmig sein werden“, sagte Bicchio. „Dank des sichereren Marsklimas können wir sagen, dass diese Schneeflocken kleiner als die Breite eines menschlichen Haares sein werden.“

Die HiRISE-Kamera hat dieses Bild eines Kraterrands mitten im Winter aufgenommen. Ein nach Süden ausgerichteter Kraterhang, der weniger Sonnenlicht erhält, bildet einen fleckigen, hellen Reif, der in diesem farbverstärkten Bild blau dargestellt ist. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Jack Frost knabbert an deinem Rover

Sowohl Wasser als auch Kohlendioxid können auf dem Mars Reif bilden, und beide Arten von Reif treten auf dem Planeten weiter verbreitet auf als Schnee. Der Viking-Lander sah einen Wasserfrost, als er in den 1970er Jahren den Mars untersuchte, während der Odyssey-Orbiter der NASA sah Reifbildung wird beobachtet und es sublimiert weg Morgensonne.

HiRISE hat diese Frühlingsszene aufgenommen, als im Boden gefrorenes Wassereis die Erde in Polygone spaltete. Das transparente Kohlendioxideis lässt das Sonnenlicht durchscheinen und erhitzt die Gase, die durch die Öffnungen sickern, wodurch Fächer aus dunklerem Material an die Oberfläche geschossen werden (in diesem verstärkten Farbbild blau dargestellt). Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Das seltsame Ende des Winters

Die vielleicht erstaunlichste Entdeckung kommt am Ende des Winters, wenn das gesamte Eis, das entstanden ist, zu „schmelzen“ beginnt und in die Atmosphäre sublimiert. Dabei nimmt dieses Eis seltsame, schöne Formen an, an die es Wissenschaftler erinnert SpinnenUnd die Dalmatinische FleckenUnd die SpiegeleierUnd die schweizer Käse.

Dieses „Schmelzen“ führt auch zum Explodieren von Geysiren: Das transparente Eis lässt das Sonnenlicht das darunter liegende Gas erwärmen, und dieses Gas explodiert schließlich und sendet Staub-Fans auf dem Dach. Wissenschaftler haben bereits damit begonnen, diese Ventilatoren zu untersuchen, um mehr über sie zu erfahren In welche Richtung wehen die Marswinde?.