Laut NASA-InSight-Daten dreht sich der Mars jedes Jahr schneller

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Aug 27, 2023

Laut NASA-InSight-Daten dreht sich der Mars jedes Jahr schneller

Elizabeth Rayne – 17. August 2023, 20:03 Uhr UTC Zu sagen, dass der Mars ein bizarrer Planet ist, wäre vielleicht etwas untertrieben. Es hat fast keine Atmosphäre und einen instabilen flüssigen Metallkern, der dazu führt, dass es dazu kommt

Elizabeth Rayne – 17. August 2023, 20:03 Uhr UTC

Zu sagen, der Mars sei ein bizarrer Planet, wäre vielleicht etwas untertrieben. Sie hat fast keine Atmosphäre, hat einen instabilen flüssigen Metallkern, der sie ständig um ihre Achse wackeln lässt, und ist als gefrorene Wüste ein Widerspruch in sich. Als ob der Mars nicht schon seltsam genug wäre, haben Daten des InSight Lander (RIP) der NASA nun gezeigt, dass sich der Rote Planet jedes Jahr immer schneller dreht.

Der zunehmende Spin blieb unbekannt, bis ein Forschungsteam mit dem RISE-Instrument (Rotation and Interior Structure Experiment) von InSight Beweise für eine Beschleunigung fand. Dasselbe Team unter der Leitung des Radiowissenschaftlers Sebastien Le Maistre vom Königlichen Observatorium Belgiens, der auch der Hauptforscher von RISE ist, hatte zuvor herausgefunden, dass der Kern des Mars höchstwahrscheinlich eine Kugel geschmolzenen Metalls ist. Bei genauerer Betrachtung der RISE-Daten aus den ersten 900 Tagen von InSight auf dem Mars stellten sie fest, dass sich die Drehung des Planeten um den Bruchteil einer Millisekunde pro (Erd-)Jahr beschleunigte, also etwa 0,76 Millisekunden. Die Tage auf dem Mars werden allmählich kürzer. Aber warum?

Das Hauptziel von RISE bestand darin, zu sehen, wie sehr der Mars schwankte, während seine Umlaufbahn durch die Schwerkraft der Sonne verschoben und gezogen wurde. Dies würde bestimmen, ob der Kern eher fest oder flüssig ist. RISE hatte jedoch noch eine andere Aufgabe, nämlich die Messung der Länge eines Marstages. Tage auf dem Mars, sogenannte Sols, sind mit 24 Stunden und 37 Minuten etwa eine halbe Stunde länger als Tage auf der Erde. RISE hat sowohl die Rotationsgeschwindigkeit als auch das Wackeln des Mars mit reflektierten Radiowellen gemessen. Wenn es ein Funksignal vom Deep Space Network (DSN) der NASA empfing, reflektierte es diese Wellen direkt zurück zur Erde. Der Unterschied zwischen der Frequenz des vom DSN ausgesendeten Signals und dem Signal, das zur Erde zurückprallte, verriet dem InSight-Team, wie sich der Lander zusammen mit dem Mars bewegte.

Änderungen in der Frequenz reflektierter Radiowellen zeigten sowohl Schwankungen in der Umlaufbahn als auch die Dauer eines Tages auf dem Roten Planeten, und RISE maß Änderungen der Tageslänge präziser als je zuvor, mit fünfmal höherer Genauigkeit als die Viking-Landesonden. RISE fand auch auf andere Weise Hinweise darauf, dass die Tage auf dem Mars etwas kürzer wurden. Es wurden auch Verschiebungen des Kohlendioxids an den Polen verfolgt, wo CO2 sublimiert, wenn sich der Planet im Frühling und Sommer erwärmt, oder kondensiert, wenn der Planet im Herbst und Winter abkühlt.

Während wir wissen, warum sich die Erdrotation über Milliarden von Jahren verlangsamt und unsere Tage länger macht, sind sich Wissenschaftler nicht sicher, was genau der Grund dafür ist, dass sich die Rotation des Mars beschleunigt und seine Tage verkürzt. Es besteht jedoch eine begründete Wahrscheinlichkeit, dass es etwas mit Veränderungen in den Eiskappen des Roten Planeten zu tun hat.

Wenn die Eiskappen des Mars in den wärmeren Monaten Kohlendioxideis durch Sublimation verlieren, werden die bedeckten Regionen größtenteils eisfrei. Le Maistre und sein Team vermuten, dass eine postglaziale Erholung oder Eisansammlung (oder beides) die Masse des Mars bei seiner Rotation näher an seine Achse bringen würde, wenn auch auf unterschiedliche Weise. Dies kann passieren, wenn Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu Eis kondensiert, das sich an den polaren Eiskappen ansammelt, die extrem nahe an der Achse liegen. Alternativ dazu verformt der postglaziale Rückstoß den Planeten, da das Eis sublimiert und Landmasse in die entstandenen Lücken zurückwandert.

Alternativ halten die Forscher es für möglich, dass der Mars durch Kern-Mantel-Kopplung beschleunigt, wobei der Impuls von seinem flüssigen Kern auf den Mantel übertragen wird.

„Hinweise auf eine langsame Beschleunigung der Marsrotationsrate [könnten] das Ergebnis eines langfristigen Trends entweder in der inneren Dynamik des Mars oder in seiner Atmosphäre und seinen Eiskappen sein“, heißt es in einer kürzlich in Nature veröffentlichten Studie.

Es war ein mühsames Unterfangen, solche winzigen Abweichungen in den Daten zu finden. Die Forscher mussten quälend lange warten, bis genügend Daten eintrafen, während der Lander noch in Betrieb war, und als sie endlich über diese Daten verfügten, mussten sie alle möglichen Ursachen für Lärm ausschließen, die ihre Ergebnisse beeinträchtigen könnten, wie zum Beispiel Wasser und der Sonnenwind, die beide die reflektierten Funksignale von InSight, die vom Mars zur Erde wanderten, hätten verlangsamen können.

Auch wenn InSight in einem Staubsturm seinen Untergang erlebte, hofft Le Maistre, weiterhin mehr aus den Daten zu lernen und möglicherweise den Schuldigen dafür herauszufinden, dass die Tage auf dem Mars kürzer werden.

Nature, 2023. DOI: 10.1038/s41586-023-06150-0