Rätsel um Marswolke gelöst? Exotische Physik könnte die längste Wolke des Roten Planeten erklären
Eine 1800 Kilometer lange Wolke über dem Mars gibt seit Jahren Rätsel auf. Neueste Untersuchungen konnten nun zeigen, dass sie durch eine besondere Art der Eisbildung entsteht – eine, die bisher noch nie beobachtet wurde.
Jeden Frühling und Sommer erscheint auf der Südhalbkugel des Mars während der staubigen Jahreszeit eine auffällige, weiße Wolkenformation: die Arsia Mons Elongated Cloud, kurz AMEC. Die Wolke entsteht an der windabgewandten Seite des rund 20 Kilometer hohen Vulkans Arsia Mons, wächst innerhalb weniger Stunden und kann sich über eine Strecke von bis zu 1800 Kilometern erstrecken, bevor sie rasch wieder verschwindet.
Seit dem Jahr 2018 beobachtet die europäische Raumfahrtagentur ESA das wiederkehrende Phänomen mit ihrer Sonde Mars Express. Obwohl die Wolke als orografische Formation bekannt ist, also eine Formation, die durch die Geländeform entsteht, konnte die herkömmliche Meteorologie bisher nicht überzeugend erklären, wie sie entsteht.
Eisbildung ohne Staubpartikel
Das änderte sich, als ein Forschungsteam um Jorge Hernández-Bernal vom französischen Laboratoire de Météorologie Dynamique einen bisher kaum beachteten Vorgang in seine Simulationen integrierte. „Um die AMEC in unseren Modellierungen zu erzeugen, mussten wir ungewöhnliche Physik einbeziehen“, erklärt der Erstautor. „Diese Physik steht zwar in Lehrbüchern, gilt aber als theoretisch und wird normalerweise für einen Prozess gehalten, der in der Natur nicht vorkommt.“
Auf der Erde und vermutlich auch auf dem Mars entstehen Eiskristalle gewöhnlich durch heterogene Keimbildung. Dabei lagert sich Wasserdampf an bereits vorhandene Partikel wie Staub, Salz oder Pollen an, die als Ausgangspunkte für die Kristallbildung dienen.
Bei der Marswolke jedoch findet die homogene Eisnukleation statt. Dabei gefriert Wasserdampf unmittelbar zu Eiskristallen, ohne dass zuvor Fremdpartikel vorhanden sein müssen. „Beim AMEC scheint die Wolkenbildung ohne all diese Stoffe auszukommen“, sagt Hernández-Bernal. „Wasserdampf verwandelt sich direkt in Eispartikel, ohne einen Zwischenschritt. Das ist völlig unerwartet.“
Extrembedingungen am Vulkan
Damit das überhaupt möglich wird, muss die relative Luftfeuchtigkeit außergewöhnlich hohe Werte erreichen. Die dünne Marsatmosphäre und der gewaltige Vulkan wirken dabei zusammen: Strömt Luft über Arsia Mons, entstehen atmosphärische Wellen, die feuchte Luftmassen innerhalb weniger Minuten mehrere Kilometer anheben.
Dabei fällt die Temperatur innerhalb von zehn Minuten um etwa 30 Grad Celsius ab. Gleichzeitig steigt die relative Luftfeuchtigkeit drastisch an, sodass Wasserdampf unmittelbar gefrieren kann. Die Simulationen legen nahe, dass auf diese Weise die langgestreckte Wolke entsteht.
Für ihre Berechnungen nutzten die Wissenschaftler Daten dreier Kameras an Bord der Sonde Mars Express. Obwohl einzelne Simulationsergebnisse noch von den Beobachtungen abweichen, bewertet Hernández-Bernal die Übereinstimmung als bemerkenswert.
Missionswissenschaftler Colin Wilson erklärt, welchen Wert die Sonde hat: „Mars Express kann außerdem verfolgen, wie sich die Wolke innerhalb weniger Stunden verändert, und ermöglicht uns damit einen einzigartigen Einblick in kurzlebige Phänomene auf dem Planeten.“
Die in Nature Geoscience veröffentlichte Studie zeigt, wie ein noch unbeobachteter Prozess Wirklichkeit werden kann. Gleichzeitig ergeben sich neue Fragen zur Wolkenbildung auf der Erde und anderen Himmelskörpern. Wilson fasst zusammen: „Um diese exotische Marswolke zu verstehen, brauchten wir exotische Physik – und das könnte auch anderswo im Kosmos gelten.“
Artikelreferenz
Hernández-Bernal, J., Määttänen, A., Spiga, A. et al. (2026). Homogeneous ice nucleation from water vapour suggested by elongated clouds on Mars. Nature Geoscience.