Forschern gelingt erste Audio-Aufzeichnung einer Windhose auf dem Roten Planeten

Es ist lediglich ein dumpfes Rumpeln, das mehrere Sekunden andauert – doch für Planetenforscher sind diese Geräusche von erheblicher Bedeutung: Mithilfe des Mikrofons an Bord des Rovers Perseverance ist es einem internationalen Team von Wissenschaftlern erstmals gelungen, den Klang eines so genannten Staubteufels aufzuzeichnen. Dabei handelt es um eine mit aufgewirbeltem Staub gefüllte Windhose. Aus den aufgefangenen Geräuschen und weiteren Messdaten des Rovers ließ sich die Höhe des Staubteufels zu 118 Metern und sein Durchmesser zu 25 Metern bestimmen, berichtet das Team im Fachblatt „Nature Communications“

„Staubteufel treten auf der Oberfläche des Mars häufig auf, insbesondere im Krater Jezero, dem Landeplatz des Rovers Perseverance“, erläutern Naomi Murdoch von der Universität Toulouse in Frankreich und ihre Kollegen. Das Fahrzeug der US-Raumfahrtbehörde Nasa war am 18. Februar 2021 im Jezero-Krater gelandet. Seither haben die Forscher dort knapp 100 Staubteufel beobachtet. „Diese Windhosen sind eine Folge atmosphärischer Turbulenzen und ein wichtiger Mechanismus für das Aufwirbeln und Umverteilen von Staub auf der Oberfläche“, so die Forscher.

Perseverance hat erstmalig ein Mikrofon an Bord, integriert in eine Kamera. Allerdings zeichnet das Mikrofon die Umgebungsgeräusche nicht durchgehend, sondern lediglich für drei Minuten am Tag auf. Am 27. September hatten die Forscher dann gleich doppelt Glück: Ein Staubteufel wanderte direkt über den Rover hinweg – und das Mikrofon war zu dieser Zeit eingeschaltet. Das Team konnte dann den eingefangenen Klang des Staubteufels mit Kamerabildern und weiteren Messdaten, insbesondere des Luftdrucks, kombinieren.

„Zunächst zeigte sich eine Abnahme des Luftdrucks, dann erklangen die Geräusche des Staubteufels“, berichtet Teamleiter Roger Wiens von der Purdue University in den USA. „Dann kam ein kurzer Moment der Stille – wir waren im Auge des kleinen Wirbelsturms. Anschließend konnten wir den Wind erneut hören und dann stieg der Luftdruck wieder an.“ Aus den Daten ergibt sich eine Windgeschwindigkeit von 40 Kilometern pro Stunde. Das ist etwa die gleiche Geschwindigkeit wie bei vergleichbaren atmosphärischen Erscheinungen auf der Erde.

Allerdings beträgt der Luftdruck auf dem Roten Planeten nur etwa ein Prozent des irdischen, deshalb ist der Wind entsprechend weniger kraftvoll. „Es ist also zwar kein starker Wind, aber es reicht offensichtlich, um Staub aufzuwirbeln und davon zu tragen“, so Wiens. Aufgrund des geringen Luftdruck stellen solche Winde auch keine Gefahr für Marssonden oder künftige Astronauten dar. Im Gegenteil, Staubteufel sind sogar von Vorteil: Sie blasen den mit der Zeit abgelagerten Staub von Solarzellen herunter und verlängern so beispielsweise die Lebensdauer von Marssonden.

So konnten die Teams der Rover Opportunity und Spirit eine langsame Verschlechterung der Energieversorgung beobachten – und dann wieder eine sprunghafte Verbesserung. „Dann hat ein Staubteufel die Solarzellen gereinigt“, sagt Wiens. Bei der Marssonde InSight dagegen ist kein derartiger Effekt zu beobachten – am Landeplatz der Sonde in der Elysium-Ebene gibt es kaum Staubteufel. Die Forscher hoffen nun auf weitere akustische Aufzeichnungen von Staubteufeln, um daraus weitere Erkenntnisse über die Atmosphäre und den Staub zu gewinnen.

Bildquelle: N. Murdoch / ISAE-SUPAERO