Die US-Raumfahrtbehörde Nasa verlor zwar bereits im Dezember des Jahres 2025 den Kontakt zu ihrer Marssonde Maven, aber der riesige Datenschatz der Sonde liefert weiterhin wertvolle wissenschaftliche Erkenntnisse. Ein Forschungsteam der US-amerikanischen University of California in Berkeley hat diese detaillierten Archivdaten jetzt genutzt, um ein lange bestehendes Rätsel der Planetenforschung fundiert zu lösen.
Die Wissenschaftler:innen konnten nachweisen, dass Polarlichter auf dem Mars nach einem ganz ähnlichen Prinzip entstehen wie auf der Erde. Die Ergebnisse ihrer komplexen Untersuchung wurden kürzlich in einer im Wissenschaftsmagazin Nature Communications veröffentlichten Studie für die Fachöffentlichkeit detailliert beschrieben.
Ein globales Magnetfeld ist auf dem Mars längst Geschichte
Dabei spielt der sogenannte Dungey-Zyklus eine zentrale Rolle, der den beständigen Fluss geladener Teilchen sowie die magnetische Rekonnexion in der Atmosphäre eines Planeten beschreibt. Bislang gingen Astrophysiker:innen überwiegend davon aus, dass dieser spezifische Prozess zwingend ein globales Magnetfeld voraussetzt, wie es unsere Erde bekanntermaßen besitzt.
Der Mars hat sein planetares Magnetfeld jedoch bereits vor rund vier Milliarden Jahren verloren, weil die Hitze und die geologische Aktivität in seinem Kern weitgehend zum Erliegen kamen. Übrig geblieben sind in der Folge lediglich stark magnetisierte Abschnitte in der Planetenkruste, die als Überbleibsel einstiger Lavaeruptionen wie winzige magnetische Schirme über die gesamte Oberfläche verteilt sind.
Miniatur-Polarlichter an den lokalen Krustenmagnetfeldern
Genau an diesen lokalen Krustenmagnetfeldern konnten die Forscher:innen nun eine funktionierende Miniaturversion des Dungey-Zyklus auf dem roten Planeten zweifelsfrei nachweisen. Wenn das Magnetfeld der Sonne in Form des Sonnenwinds auf diese kleinen Magnetosphären trifft, bricht es die bestehenden magnetischen Feldlinien auf und verbindet sich direkt mit ihnen.
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Dieser dynamische Vorgang treibt sofort elektrische Ströme an und beschleunigt die geladenen Teilchen rasant in die obere Marsatmosphäre. Dort kollidieren die Elektronen mit den atmosphärischen Gasen und erzeugen schließlich exakt die hochgradig lokalisierten Polarlichter, welche die MAVEN-Mission in der Vergangenheit bereits mehrfach fotografisch dokumentiert hatte.
Die MAVEN-Sensoren arbeiteten bei der Analyse am absoluten Limit
Um diesen anspruchsvollen Ablauf endgültig zu belegen, mussten die Expert:innen die Instrumente der Raumsonde bei der Auswertung an ihre absoluten Leistungsgrenzen bringen. Wie das Leitungsteam in einer offiziellen Stellungnahme der Nasa erklärt, habe man zwar von der magnetischen Rekonnexion auf dem Mars gewusst, aber „nicht erwartet, dass sie wie der Dungey-Zyklus ablaufen würde“.
Laut Universe Today wurde besonders das sogenannte Suprathermal and Thermal Ion Composition Instrument, kurz STATIC, für die Auswertungen stark beansprucht, da dessen Sensoren für derart kleinräumige Messungen eigentlich überhaupt nicht konzipiert waren. Die Auswertung dieser speziellen Strömungen bildete jedoch das letzte fehlende Puzzlestück, um die rätselhafte Entstehung der stark begrenzten Polarlichter auf dem Mars endgültig zu entschlüsseln.
Erkenntnisse als Schutzschild für künftige Raumfahrtmissionen
Die Forschungsarbeit zeigt nun eindrucksvoll, dass fundamentale physikalische Mechanismen wie der Dungey-Zyklus sowohl auf enorm großen als auch auf winzigen Maßstäben nahezu identisch funktionieren. Für das tiefere Verständnis der planetaren Evolution ist das ein essenzieller Fortschritt, denn es erklärt sehr anschaulich, warum sich Erde und Mars trotz exakt gleicher physikalischer Grundregeln über Milliarden Jahre hinweg so massiv unterschiedlich entwickelt haben.
Überdies haben diese theoretischen Erkenntnisse einen ganz handfesten und praktischen Nutzen für die strategische Planung kommender Marsexpeditionen. Ein sehr genaues Verständnis des marsianischen Weltraumwetters ist künftig unerlässlich, um zukünftige robotische und vor allem bemannte Missionen zuverlässig vor schädlicher solarer Strahlung zu schützen.
Keine neuen Vor-Ort-Messungen durch die Nasa-Sonde mehr möglich
Die wissenschaftliche Euphorie über die neuen physikalischen Modelle wird allerdings durch eine technologische Einschränkung spürbar getrübt. Da die Marssonde Maven im All nicht mehr funktionsfähig ist, wie die Nasa jüngst in einer Statusmeldung offiziell bestätigte, wird es in absehbarer Zeit leider keine neuen Vor-Ort-Messungen ihrer Instrumente mehr geben.
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Die verantwortlichen Wissenschaftler:innen sind deshalb fortan ausschließlich auf die aufwendige Auswertung bereits vorhandener historischer Datenarchive angewiesen. Auch wenn diese gesammelten Informationen sicherlich noch für viele Jahre spannende Analysen ermöglichen, fehlt der Forschung fortan die Möglichkeit, neu aufgeworfene Fragen durch gezielte, aktuelle Messungen im Marsorbit direkt in der Praxis zu überprüfen.
Letztlich verdeutlicht dieser wissenschaftliche Durchbruch somit auf sehr direkte Weise sowohl das enorme Potenzial als auch die grundsätzliche Fragilität der modernen extraterrestrischen Forschung. Die aus den alten Datensätzen gewonnenen Erkenntnisse sind zweifellos wertvoll, aber der Totalausfall der Hardware im All stellt dennoch einen Einschnitt für die direkte Datenerhebung in der Zukunft dar.
