Die Marsatmosphäre ist ganz anders als die der Erde. Diese Spurenmenge an Wasserdampf spielt jedoch immer noch eine ausgeprägte Rolle im Klima.
Die NASA ist sehr interessiert an der Marsatmosphäre, dem Wetter und dem Klima. Je mehr sie über den Mars wissen, desto effektiver können sie Missionen planen. Das Verständnis des heutigen Mars kann uns helfen, die Geschichte des Sonnensystems zu verstehen, wie sich Planeten entwickeln und wie das Klima des Mars in der alten Vergangenheit war.
Die NASA hat ein ganzes Team, das sich dem Verständnis des Marsklimas widmet. Es heißt Mars Climate Modeling Center. Ihre Arbeit konzentriert sich auf die drei kritischen Komponenten in der Marsatmosphäre: Wasserdampf, Kohlendioxid und Staub. In der folgenden Simulation bilden sich Wassereiswolken und verteilen sich über den Tag verteilt.
Marswolken sind viel dünner als Wolken auf der Erde. Aber sie verhalten sich ähnlich. Die obige Simulation zeigt einen Sommertag auf der Nordhalbkugel. Nachts bilden sich über dem Äquator Wolken, die kurz vor Sonnenaufgang am dicksten sind. Wenn die Sonne tagsüber die Atmosphäre erwärmt, lösen sie sich auf und bilden sich in der Dämmerung wieder.
Die Simulation stammt vom Mars Climate Modeling Center und zeigt, dass die Wolken, obwohl sie dünner als die der Erde sind, eine wichtige Rolle in den Windsystemen des Planeten spielen. Und das bedeutet, dass sie auch die Bewegung des Wassers um den Planeten mitgestalten.
Das Climate Modeling Center verwendet leistungsstarke Supercomputer, um diese Simulationen zu erstellen. Eine planetarische Atmosphäre ist äußerst komplex und erfordert leistungsstarke Computer und ausgefeilte Modelle, um sie zu verstehen. Im Modeling Center verlassen sie sich für einen Großteil ihrer Arbeit auf General Circulation Models (GCM).
Ein Schwerpunkt der Arbeit des Zentrums besteht darin, den heutigen Wasserkreislauf auf dem Mars zu verstehen. Auf der Website des Zentrums heißt es: "Wir möchten feststellen, ob der beobachtete Wasserkreislauf ausschließlich das Ergebnis des Austauschs mit der nördlichen Restkappe ist oder ob andere Quellen wie ein aktiver Regolith erforderlich sind." Derzeit modellieren sie den Mars mit der nördlichen Polkappe als einziger Wasserquelle. Ihre Simulationen liefern gute Ergebnisse, aber es gibt immer noch Probleme.
Das Modellierungszentrum versucht auch, den alten Mars zu verstehen und wie er vor Milliarden von Jahren, als die Sonne schwächer war, eine warme, feuchte Umgebung hätte haben können. Eine Möglichkeit ist, dass der Mars eine viel dickere CO2-Atmosphäre hatte, die mehr Wärme einfing. Eine andere Möglichkeit ist der durch Auswirkungen verursachte Klimawandel.
Ein weiterer Schwerpunkt des Zentrums ist Marsstaub. Es ist klar, dass Staub auf dem Mars eine große Rolle spielt, aber er ist nicht gut verstanden. Auf der Website des Climate Modeling Center heißt es: "... es wird immer deutlicher, dass die in GCMs zum Staubheben verwendeten Parametrisierungen nicht die Physik erfassen, die an allen Stauberhöhungsereignissen beteiligt ist."
In regelmäßigen Abständen ist der Planet von globalen Staubstürmen umgeben, die monatelang anhalten können. Das Verständnis dieser Stürme ist notwendig für erfolgreiche Missionen auf dem Planeten. Die NASA wusste im Voraus, dass der InSight-Lander gegen Ende eines Staubsturms auf dem Mars eintreffen würde, und bereitete sich entsprechend vor. Dank der Klimamodellierung wusste die NASA, dass sich bei Staubstürmen die obere Atmosphäre erwärmt, während sich die untere Atmosphäre abkühlt. Die Missionsingenieure bereiteten InSight darauf vor, unter diesen Bedingungen zu arbeiten.
Das Climate Modeling Center ist nur eine Möglichkeit, wie die NASA Supercomputer einsetzt. Auf der internationalen Supercomputing-Konferenz (SC 19) vom 18. bis 22. November in Denver präsentierten sie 38 ihrer Computerprojekte, darunter ihr elektrisches X-57-Flugzeug, eine Simulation, wie sich frühe Galaxien zusammen mit dem sie umgebenden Gas entwickeln, und eine Bemühungen um die Kartierung und Quantifizierung von Bäumen in Afrika südlich der Sahara.
Mehr:
- Pressemitteilung: Eine wolkige Marsnacht mit den Augen eines Supercomputers
- Pressemitteilung: Was ist das Mars Climate Modeling Center der NASA?
- NASA Ames Mars Klimamodellierungszentrum
