Mars: Werden Staubteufel durch ihren eigenen Schatten angetrieben?
In der dünnen Atmosphäre des Mars wären die kleinen Windhosen aus Staub, die Staubteufel, eigentlich nur bei ungewöhnlich hohen Windgeschwindigkeiten stabil. Warum sie dennoch ein gängiges Phänomen sind und bereits bei schwachem Wind auftreten, stellt die Wissenschaft vor ein Rätsel. Einen möglichen Stabilisierungsmechanismus schlagen nun zwei Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen vor: Die Staubteufel könnten durch ihren eigenen Schatten mit Sandnachschub beliefert werden.
In einer dünnen Atmosphäre hätten Temperaturgefälle nämlich eigenartige Auswirkungen, schreiben Markus Küpper und Gerhard Wurm. Die Abschattung kühlt die Oberfläche ab und verstärkt dadurch das Temperaturgefälle in den obersten Bodenschichten. Dadurch entsteht ein Überdruck unter der Oberfläche, der die Sandkörner in die Luft treibt. Die Folge: Dank seines eigenen Schattens erhält ein Staubteufel immer neues Material.
Ob dieser Effekt wie erwartet auftritt, testeten die Forscher unter anderem im Bremer Fallturm. Hier können Experimente unter Ausschaltung der Schwerkraft durchgeführt werden: Man lässt eine Apparatur aus 110 Meter Höhe in die Tiefe stürzen; in den etwa neun Sekunden des freien Falls herrscht in ihrem Innern nahezu völlige Schwerelosigkeit. Küppers und Wurm entwickelten ein Experiment, bei dem sie Staubproben im freien Fall mit Lasern aufheizten und dann die Bestrahlung abschalteten. Tatsächlich wurden nach der Verdunklung große Materialmengen von der Probenoberfläche weggeschleudert – bis zu zehnmal mehr als vor Abschalten des Laserbeschusses.
Die kunstvoll geformten, blaugrauen Muster entstehen dagegen durch Staubteufel – eine Art Mini-Tornado. Eigentlich hat der Sand in Marskratern nämlich eine dunkelgrau Farbe, da er aus Basalt besteht. Rot erscheint er nur, weil sich eine dünne Schicht aus viel feinerem Staub über ihn gelegt hat. Fegt nun ein solcher Staubteufel über den Boden, saugt er zwar die leichten Staubpartikel an, nicht aber die schwereren Sandkörner. Die dunklen Stellen sind also gewissermaßen seine Fußspuren.
Die Entstehung eines Staubteufels könne ihr Effekt allerdings nicht erklären, räumen die Forscher ein. Auch hätten sie den genauen Effekt noch nicht modellieren, sondern zunächst in seiner Größenordnung abschätzen wollen; im Detail spielen vermutlich noch viele weitere Aspekte der Marsgeologie eine Rolle. Zudem simulierten sie bei den Fallturmexperimenten nicht die üblichen Marsbedingungen. Doch wenn ein Staubteufel erst einmal in Gang sei, könne der Schattenwurf-Effekt vielleicht erklären, warum er so lange in Form bleibt, erklären Küppers und Wurm.
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