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Eis in polaren Marskratern verändert sich von Jahr zu Jahr
Der Vergleich langjähriger Orbiteraufnahmen zeigt, dass sich helle Eisablagerungen an 32 von 36 untersuchten Kraterstandorten nahe dem Mars-Nordpol verändert haben. Wie stark sie wachsen oder schrumpfen, hängt offenbar eng mit den Frostbedingungen in ihrer Umgebung zusammen. Die Veränderungen liefern damit neue Hinweise auf den Wasserkreislauf der Polregion, aber noch keine Bilanz für die gesamte Eiskappe.
Tempe (U.S.A.). Am Nordpol des Mars liegt eine kilometerdicke Folge aus Eis- und Staubschichten, die Veränderungen des Klimas über lange Zeiträume bewahrt. Ob die oberste Eisschicht unter heutigen Bedingungen insgesamt wächst oder schrumpft, ist trotz zahlreicher Beobachtungen noch nicht geklärt.
Besonders aufschlussreich sind kleine Einschlagskrater, deren Böden selbst im Sommer helle Ablagerungen tragen. Ein Teil des Frosts kann die warme Jahreszeit überstehen und dadurch das Eis im Inneren der Krater vergrößern. Andernorts kann die Sublimation überwiegen, bei der gefrorenes Wasser direkt in Wasserdampf übergeht.
Forscher der Arizona State University (ASU) um Grace Shore haben Aufnahmen der hochauflösenden Kamera High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) auf dem Mars Reconnaissance Orbiter ausgewertet. Die Untersuchung umfasst 228 Bilder von 36 Kraterstandorten, darunter auch kleine Kratergruppen, aus den Jahren 2006 bis 2025.
Das Team hat Größe, Form und Helligkeit der Ablagerungen in unterschiedlichen Marsjahren miteinander verglichen. Dabei wurden möglichst Bilder aus ähnlichen Jahreszeiten herangezogen, weil der Frost schon innerhalb eines Sommers deutlich zurückgehen kann. Nur für neun Standorte standen zudem verzerrungsbereinigte Aufnahmen mit digitalen Geländemodellen bereit, sodass ein Teil der Vergleiche auf visuellen Einschätzungen beruht.
An 32 der 36 Standorte fanden sich im Beobachtungszeitraum sowohl Zu- als auch Abnahmen der hellen Flächen oder wenigstens eine dieser Veränderungen. Bei den meisten dieser Standorte wechselten sich Wachstum und Rückzug ab. Vier Standorte zeigten dagegen keine erkennbaren Veränderungen ihrer hellen Ablagerungen.
Besonders auffällig ist der Zusammenhang mit dem Frost auf dem Gelände außerhalb der Krater. Bei drei Vierteln der einzelnen Beobachtungen, in denen sich Ablagerungen im Krater veränderten, nahm die umliegende Frostfläche in dieselbe Richtung zu oder ab. Bei ungefähr zwei Dritteln der untersuchten Kraterstandorte deutet sich insgesamt eine enge Verbindung zwischen diesen Vorgängen an.
Auch der Beobachtungszeitpunkt spielt eine Rolle. Aufnahmen aus dem früheren Mars-Sommer zeigen häufiger Anzeichen von Frost und Zuwachs, während in späteren Sommerphasen eher Rückgänge erkennbar sind. Allerdings unterscheiden sich die Verläufe von Krater zu Krater, und nicht jeder Standort folgt in jedem Jahr demselben Muster.
Die Beobachtungen sprechen dafür, dass die Kraterform, die Ausrichtung ihrer Hänge und kleinräumige Temperaturunterschiede bestimmen, wie viel Frost zurückbleibt. Auch der Austausch von Wasserdampf mit der Atmosphäre könnte die Entwicklung beeinflussen. Die Auswertung ist allerdings eine Beobachtungsstudie und prüft die möglichen Ursachen nicht mit einem vollständigen Klimamodell.
Eine zusätzliche Untersuchung der Lichtreflexion an 17 Standorten ergab vielfach Eigenschaften, die zu relativ reinem Wassereis passen. Staub und örtlich möglicherweise auch Kohlendioxidfrost erschweren jedoch in einzelnen Fällen die eindeutige Bestimmung der Ablagerungen. Zudem verrät die sichtbare Ausdehnung des Eises nicht unmittelbar, ob die gesamte Nordpolkappe Masse gewinnt oder verliert.