Bilder von der Marsoberfläche gibt es, seit die US-Sonde Viking 1 im Rahmen der ersten Marslandemission der Nasa am 20. Juli 1976 ein Schwarz-Weiß-Foto von Sand, Gestein und einem Teil eines Landebeins zur Erde schickte. Tonaufnahmen vom Roten Planeten dagegen sind erst möglich, seitdem der Nasa-Rover Perseverance mit zwei Mikrofonen an Bord im Februar 2021 im Krater Jezero erfolgreich gelandet ist.
Die ersten Mikrofontests gelangen am 10. März 2021 – vergleichsweise bescheidene Windgeräusche und ein "Plopp", das entstand, als der Rover per Laser eine kleine Gesteinsprobe verdampfte. Wenige Tage später jedoch konnte man Perseverance schon beim Rumpeln über den Marsboden lauschen. Nun hat die Nasa ein deutlich spektakuläreres Beispiel für den "Sound of Mars" vorgestellt: die erste Tonaufnahme eines außerirdischen Wirbelwinds.
Bild- und Tonaufnahmen
Das Geräusch des marsianischen Staubteufels wurde am 27. September 2021 vom Mikrofon am Supercam-Instrument von Perseverance aufgezeichnet. Das Naturereignis wurde zugleich auch von der Navigationskamera des Rovers eingefangen und von mehreren Sensoren des Instruments Mars Environmental Dynamics Analyzer beobachtet.
Staubteufel kommen auf der Marsoberfläche häufig vor. Sie sind Indikatoren für atmosphärische Turbulenzen und ein wichtiger Mechanismus für den Staubkreislauf des Mars. "Mithilfe dieser Töne können wir viel mehr über diese Vorgänge erfahren als mit einigen anderen Tools", sagt Roger Wiens von der Purdue University, der das Supercam-Team anführt und nun gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen im Fachjournal "Nature Communication" über ihre Analysen berichtete.
Glücksfall
"Das Mikrofon zeichnet fast 100.000-mal pro Sekunde auf. Das kommt zwar nicht ganz an die Schallgeschwindigkeit heran, hilft uns aber sehr dabei, ein besseres Gefühl dafür zu bekommen, wie es auf dem Mars zugeht", so Wiens. Das Mikrofon an der Supercam ist dabei nicht ständig eingeschaltet, sondern zeichnet alle paar Tage rund drei Minuten lang Geräusche auf. Die Wirbelwindaufnahme war also ein Glücksfall, wenn auch nicht unbedingt unerwartet, wie der Forscher meint.
Insgesamt konnten Wiens und seine Kolleginnen und Kollegen im Jezero-Krater seit der Landung des Rovers Hinweise auf fast 100 Staubteufel beobachten. Aber im September war es das erste Mal, dass das Mikrofon eingeschaltet war, als einer der Wirbel mit einer Geschwindigkeit von etwa fünf Metern pro Sekunde direkt über den Rover hinwegfegte.
Im Vergleich ein laues Lüftchen
Durch die Kombination von Tonaufzeichnung, Luftdruckmessungen, Zeitrafferaufnahmen und Modellberechnungen konnten die Forschenden feststellen, dass der Staubteufel einen Durchmesser von 25 Metern besaß und mindestens 118 Meter hoch in den Marshimmel ragte. "Wir konnten den Druckabfall beobachten und dem Wind lauschen. Dann herrschte für einen kurzen Moment Stille, als sich Perseverance im Auge des kleinen Tornados befand, ehe erneut der Wind zu hören war und der Luftdruck wieder anstieg. Alles geschah innerhalb weniger Sekunden", sagt Wiens.
Im Unterschied zu terrestrischen Staubteufeln, auch Kleintromben genannt, herrscht auf dem Mars nur ein sehr geringer Luftdruck. Das ergibt zwar keinen besonders starken Wind, aber er reicht aus, um Sandpartikel in die Luft zu wirbeln. Künftige Astronauten müssen sich also keine Sorgen machen, dass Orkane ihre Antennen oder Unterkünfte umblasen. Allerdings dürften sie ausreichen, um Solarmodule von Staub zu befreien.
Hilfreiche Orkane
Dies hat sich bei anderen Rovermissionen bereits gezeigt und dort wahrscheinlich auch für eine längere Lebenszeit gesorgt. "Die Teams der beiden mittlerweile stillgelegten Rover Opportunity und Spirit konnten in der Vergangenheit beispielsweise einen kontinuierlichen Leistungsabfall beobachten, der aber dann durch einen plötzlichen Leistungssprung unterbrochen worden war", sagt Wiens. "Dieser kam zustande, als der Wind den Staub von den Solarmodulen wegfegte."
Während Staubteufel im Jezero-Krater recht häufig vorkommen, dürften sie in der Region Elysium Planitia weitgehend fehlen. Dies könnte eine Erklärung dafür sein, dass die Mission des dort operierenden Nasa-Landers Insight wegen Strommangels langsam ihrem Ende zugeht. (tberg, 15.12.2022)