Staublawinen auf dem Mars – was steckt dahinter?

In einem Projekt namens Scarlett möchten die Forschenden der Universität Duisburg-Essen mehr über unseren roten Nachbarplaneten Mars herausfinden. Bei der Untersuchung der Astrophysik der Universität Duisburg-Essen (UDE) geht es um den richtigen Winkel, niedrige Schwerkraft und thermische Effekte. Mit Hilfe einer Zentrifuge werden die Forschenden in der simulierten Schwerelosigkeit gerade diese Bedingungen in über 8.000 Metern Höhe herstellen. Die Projektbezeichnung Scarlett hat aber nichts mit der bekannten Romanfigur, sondern steht für „Shadow Cast Angles of Repose in Low gravity Experiment with Thermal creep Thrust“.

Was löst Staublawinen auf dem Mars aus?

Mars hat schon immer Menschen fasziniert, es gibt zahlreiche Berichte, was bereits von Raumsonden erforscht wurde, atemberaubende Fotos, aber es kommen immer neue interessante Erkenntnisse und Bilder dazu, die wieder uns vor neuen Fragen stellen und weitere Rätsel bereiten. Vor allem einige Details waren für Wissenschaftler*innen von Interesse. Denn: Es wurde festgestellt, dass auf dem Mars in der warmen Saison regelmäßig riesige Hänge abrutschen, noch interessanter ist, dass dies immer an den gleichen Stellen passiert. Und nun kommt die Frage: Was löst diese Staublawinen aus? Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen gehen davon aus, dass ein thermischer Gasfluss innerhalb des Bodens sie verursachen könnte. Und gerade diese These wollen sie in einem Experiment entweder bestätigen oder widerlegen.

Die Zentrifuge, die das Herzstück des Projektes bildet, wurde von einem Team unter der Leitung von Prof. Dr. Gerhard Wurm entwickelt. Derzeit wird sie in Bordeaux in ein Flugzeug mit spezieller Ausrüstung eingebaut. Das Flugzeug wird zu insgesamt drei Flügen starten, bei denen jeweils 30 Parabeln geflogen werden. „In der Schwerelosigkeit simuliert eine Vakuumkammer die echte Mars-Schwerkraft, die geringer ist als auf der Erde“, erklärt Dr. Jens Teiser, der seit 2004 bei Parabelflügen wissenschaftliche Experimente macht. „Mit dabei haben wir besonderen Sand, der dem auf dem Mars gleicht. Durch Kippen der Vakuumkammer wird die Hangneigung langsam erhöht, bis der Sand ins Rutschen kommt. Halogenlampen erhitzten ihn während des Fluges, um den thermischen Gasfluss zu erzeugen“, erklärte Wissenschaftler, was genau geplant ist.

22 Sekunden Schwerelosigkeit

Bei einer Höhe von etwa 7.500 Metern steigt das Flugzeug mit voller Leistung in einem Winkel von 47 Grad innerhalb von 20 Sekunden auf rund 8.700 Meter. An dieser Höhe reduziert der Pilot den Schub der Triebwerke und das Flugzeug fällt in einer parabelförmigen Bahn frei nach unten. Die Phase der Schwerelosigkeit dauert etwa 22 Sekunden, bevor der Pilot das Flugzeug wieder einfängt und sich auf die nächste Parabel vorbereitet.

„Die Schwerelosigkeit ist die angenehmste Phase. Davor und danach wirkt doppelte Schwerkraft, das heißt man wird mit dem zweifachen Körpergewicht auf den Flugzeugboden gepresst“, sagt Teiser. Der Physiker war maßgeblich an der Entwicklung der 160 Kilogramm schweren Zentrifuge beteiligt. Sie kann auch für zukünftige Experimente genutzt werden, beispielsweise um die Schwerkraft des Mondes zu simulieren. Doch bevor dies geschieht, müssen nach den Flügen, die größtenteils über dem Atlantik stattfinden, tausende Gigabyte an Daten ausgewertet werden. „Wir wollen wissen, was auf dem Mars anders ist als bei uns und dadurch Zusammenhänge besser verstehen“, erklärte Teiser.

Das Forschungsprojekt läuft bis zum Ende des Jahres 2023 und wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz finanziert und vom Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt betreut.