Viele Merkmale auf der Marsoberfläche deuten auf das Vorhandensein von flüssigem Wasser in der Vergangenheit hin. Diese reichen von den Valles Marineris, einem 4.000 km langen und 7 km tiefen Canyon-System, bis zu den winzigen Hämatitkügelchen, den „Blaubeeren“. Diese Merkmale legen nahe, dass flüssiges Wasser eine wichtige Rolle bei der Gestaltung des Mars spielte.
Einige Studien zeigen, dass diese Merkmale vulkanischen Ursprungs sind, aber eine neue Studie von zwei Forschern des Carl Sagan Institute und des NASA Virtual Planet Laboratory konzentrierte sich wieder auf flüssiges Wasser. Das Modell, das die beiden entwickelt haben, besagt, dass Zirruswolken, wenn andere Bedingungen erfüllt wären, die notwendige Isolierung für den Fluss von flüssigem Wasser hätten liefern können. Die beiden Forscher Ramses M. Ramirez und James F. Kasting konstruierten ein Klimamodell, um ihre Idee zu testen.
Cirruswolken sind dünne, wispige Wolken, die regelmäßig auf der Erde erscheinen. Sie wurden auch auf Jupiter, Saturn, Uranus, möglicherweise Neptun und auf dem Mars gesehen. Cirruswolken selbst produzieren keinen Regen. Unabhängig davon, welchen Niederschlag sie in Form von Eiskristallen produzieren, verdunstet er, bevor er die Oberfläche erreicht. Die Forscher hinter dieser Studie konzentrierten sich auf Zirruswolken, weil sie dazu neigen, die Luft unter ihnen um 10 Grad Celsius zu erwärmen.
Wenn genug Mars von Zirruswolken bedeckt wäre, wäre die Oberfläche warm genug, damit flüssiges Wasser fließen kann. Auf der Erde bedecken Zirruswolken bis zu 25% der Erde und haben einen messbaren Erwärmungseffekt. Sie lassen Sonnenlicht herein, absorbieren jedoch ausgehende Infrarotstrahlung. Kasting und Ramirez wollten zeigen, wie dasselbe auf dem Mars passieren könnte und wie viel Cirruswolkenbedeckung notwendig wäre.
Die Zirruswolken selbst hätten nicht die ganze Wärme erzeugt. Einschläge von Kometen und Asteroiden hätten die Hitze erzeugt, und eine ausgedehnte Cirruswolkenbedeckung hätte diese Hitze in der Marsatmosphäre eingefangen.
Die beiden Forscher führten ein Modell durch, das als einspaltiges strahlungskonvektives Klimamodell bezeichnet wird. Anschließend testeten sie verschiedene Eiskristallgrößen, den von Zirruswolken bedeckten Teil des Himmels und die Dicke dieser Wolken, um verschiedene Bedingungen auf dem Mars zu simulieren.
Sie fanden heraus, dass die Wolken in der frühen Marsatmosphäre unter den richtigen Umständen vier- bis fünfmal länger halten könnten als auf der Erde. Dies spricht für die Idee, dass Zirruswolken den Mars warm genug für flüssiges Wasser gehalten haben könnten. Sie fanden jedoch auch heraus, dass 75% bis 100% des Planeten von Zirrus bedeckt sein müssten. Diese Menge an Wolkendecke scheint nach Ansicht der Forscher unwahrscheinlich, und sie schlagen vor, dass 50% realistischer wären. Diese Zahl ähnelt der Wolkendecke der Erde, einschließlich aller Wolkentypen, nicht nur des Zirrus.
Als sie die Parameter ihres Modells anpassten, stellten sie fest, dass dickere Wolken und kleinere Partikelgrößen den Erwärmungseffekt der Cirruswolkenbedeckung verringerten. Dies hinterließ einen sehr dünnen Satz von Parametern, bei denen Zirruswolken den Mars warm genug für flüssiges Wasser hätten halten können. Ihre Modellierung zeigte aber auch, dass es eine Möglichkeit gibt, wie Zirruswolken den Job hätten erledigen können.
Wenn die alte Marsoberflächentemperatur niedriger als 273 Kelvin wäre, der im Modell verwendete Wert, wäre es für Zirruswolken möglich, ihr Ding zu machen. Und dafür müsste es nur um 8 Grad Kelvin niedriger sein. Zu Zeiten in der Vergangenheit der Erde war die Oberflächentemperatur um 7 Grad Kelvin niedriger. Die Frage ist, ob der Mars eine ähnlich niedrigere Temperatur hatte.
Wo bleibt uns das? Wir haben noch keine endgültige Antwort. Es ist möglich, dass Zirruswolken auf dem Mars dazu beigetragen haben, den Planeten warm genug für flüssiges Wasser zu halten. Die Modellierung von Ramirez und Kasting zeigt uns, welche Parameter dafür erforderlich waren.
