Der Sonnenwind trägt die Atmosphäre des Mars dramatischer ab als bisher angenommen: Er rührt die obere Atmosphäre des Planeten wie Wind über Wasser und schleudert große Plasmawolken ins All. Eine von der Boston University geleitete, in Science Advances veröffentlichte Studie zeigt, dass dieser durch Kelvin-Helmholtz-Wellen angetriebene „Massenausstrom“ ein zentraler Kanal des langfristigen Atmosphärenverlusts des Planeten ist.
Dem Mars fehlt ein starkes globales Magnetfeld, daher interagiert der Sonnenwind — ein stetiger Strom geladener Teilchen von der Sonne — direkt mit seiner oberen Atmosphäre. Der vom Sonnenwind angetriebene Ionenausstrom ist einer der Schlüsselprozesse der langfristigen Entwicklung der Mars-Atmosphäre und gilt weithin als Ursache dafür, dass sich der Mars von einer warmen, feuchten Welt in die kalte Wüste von heute verwandelte.
Mithilfe simultaner Beobachtungen von Marsorbitern und Echtzeit-Bedingungen des anströmenden Sonnenwinds identifizierte das Team Kelvin-Helmholtz-Wellen — dieselbe Instabilität wie bei Wind über Wasser — an der Grenze zwischen Sonnenwind und oberer Atmosphäre. Diese Wellen wachsen zu großen Plasmastrukturen heran, die sich ablösen und atmosphärische Ionen in Paketen mitreißen können — ein Mechanismus, den die Forscher „Massenausstrom“ nennen. Statt dass Ionen einzeln entweichen, können sie durch das Aufrühren in großen Mengen hinausgeschleudert werden.
„Große Plasmawolken in der oberen Mars-Atmosphäre erleichtern den Massenausstrom atmosphärischer Ionen“, erklärten die Forscher und merkten an, dass zwar mehrere Mechanismen zum Ionenverlust beitragen, dieser wellengetriebene Kanal in Modellen aber bisher unterschätzt wurde. Um diese transienten Strukturen zu erfassen, mussten die Echtzeit-Bedingungen des anströmenden Sonnenwinds mit den Messungen der Orbiter am Planeten abgeglichen werden.
Die Ergebnisse schärfen die Schätzungen darüber, wie schnell der antike Mars seine Atmosphäre — und damit sein Oberflächenwasser — verlor, und verbessern die Modelle zur Rekonstruktion seiner Klimageschichte. Zu verstehen, wie genau der Sonnenwind den Mars erodiert, hilft auch bei der Interpretation der heutigen Atmosphäre und bereitet künftige bemannte Missionen vor, die sich auf die dünne Marsluft als Ressource stützen werden.
