Winde auf dem Mars als „kosmischer Sandstrahler“: Mars Express filmte Rillen und Rücken, entstanden durch Sanderosion
Starke, sandbeladene Winde auf dem Mars formen nicht nur Dünen und staubige Schleier in der Atmosphäre, sondern schleifen buchstäblich Gestein. Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) und Partnerinstitutionen, die Daten des Orbiters Mars Express auswerten, haben Aufnahmen veröffentlicht, die klar zeigen, wie Sandkörner, in die dünne Atmosphäre gehoben, zu einem natürlichen „Werkzeug“ für die Bearbeitung des Geländes werden. Sobald der Sand in Bewegung gerät, schlägt er auf den Untergrund, dringt in vorhandene Risse ein und ritzt mit der Zeit lange, sauber ausgerichtete Rillen in sedimentäre Schichten. Was auf der Aufnahme wie eine Reihe ordentlicher Linien wirkt, ist in Wahrheit die Folge langandauernder, langsamer Erosion, die unermüdlich die weicheren Teile des Geländes „herausarbeitet“.
Im Zentrum der Geschichte stehen sogenannte
Yardangs – langgestreckte Rücken, Hügel oder Säulen, die „stehen bleiben“, wenn das umgebende Material abgeschliffen und abgetragen wird. Solche Strukturen sind auf dem Mars nicht selten: Der Planet hat keine stabilen Oberflächenwasserläufe wie die Erde, keine Vegetation, und der Boden ist atmosphärischen Prozessen weithin ausgesetzt. Deshalb wird der Wind über riesige Zeiträume zu einer der hartnäckigsten Kräfte, die die Landschaft umformen.
Yardangs sind vereinfacht gesagt das Negativbild der Erosion: Was wir als Rücken sehen, ist das, was überlebt hat, während alles darum herum schrittweise entfernt wurde. Wenn der Sand hoch genug aufgewirbelt wird und lange genug in Bewegung bleibt, wirkt er wie „Sandstrahlen“ in einem natürlichen Labor – und der Mars ist ohne Regen und Vegetation die ideale Bühne für diesen Prozess.
Die Rücken werden vom vorherrschenden Wind „signiert“
Auf Ansichten aus dem Gebiet Eumenides Dorsum, innerhalb der gewaltigen Medusae Fossae Formation, sind
Yardangs geneigt und in dieselbe Richtung ausgerichtet; in manchen Darstellungen krümmen sie sich leicht, wenn sie aus Südosten in das Bildfeld hineinlaufen. Diese konsistente Orientierung ist kein Zufall, sondern ein geologisches Protokoll der vorherrschenden Winde über längere Zeiträume: Ein Wind, der beharrlich aus ähnlicher Richtung weht, verstärkt die Abrasion auf einer Seite des Rückens und streckt ihn allmählich. Wiederholt sich derselbe Prozess über Tausende oder Millionen Jahre, entstehen Felder paralleler Rillen, die sich über Dutzende Kilometer erstrecken können. In weichen, sedimentären Schichten „findet“ der Wind am leichtesten vorhandene Schwächen, etwa Klüfte oder Störungen, und weitet sie aus, während das umliegende Gelände dünner wird und verschwindet. Das Ergebnis ist eine Landschaft, die fast gestaltet wirkt, obwohl sie ausschließlich durch natürliche Kräfte entstanden ist.
Laut Beschreibung der Szene liegt das
Yardangs-Feld am nördlichen Rand des Gebirgszuges Eumenides Dorsum, während sich das Massiv weiter nach Westen außerhalb des Bildausschnitts fortsetzt.
In den Beschreibungen dieser Lokalität gibt ESA an, dass Eumenides Dorsum westlich der vulkanischen Region Tharsis liegt und zum Medusae-Fossae-Gebiet nahe dem Marsäquator gehört. Die mit der HRSC-Kamera gewonnenen Ansichten decken Tausende Quadratkilometer ab und bieten eine Auflösung im Bereich von mehreren Dutzend Metern pro Pixel – genug, um einzelne Rücken, Rinnen und Übergänge zwischen Materialtypen zu unterscheiden. An solchen Übergängen, wo weichere Sedimentablagerungen an widerstandsfähigere Schichten grenzen (oft als vulkanisches Material interpretiert), hat der Wind das „Material“, um stark kontrastierende Formen aufzubauen. Auf der einen Seite entstehen tief eingeschnittene Rillen und freigelegte Kanäle, auf der anderen bleiben langgezogene, härtere „Knochen“ des Reliefs stehen, die die visuelle Signatur des gesamten Gebietes bestimmen.
Medusae Fossae: eine riesige staubige Formation mit offenen Fragen
Die Medusae Fossae Formation (MFF) ist eine der größten und rätselhaftesten Formationen am Marsäquator. Laut Analysen des deutschen DLR und seiner Partner erstreckt sich die MFF über mehr als 5000 Kilometer zwischen Vulkanzentren um Tharsis und Elysium, entlang der Grenze zwischen Mars-Hochländern und -Tiefebenen, und ihre Gesamtfläche ist mit der Größe Indiens vergleichbar. In den verfügbaren Deutungen wird betont, dass es sich um leicht erodierbares Material handelt – was erklärt, warum der Wind gerade hier massive Komplexe aus
Yardangs, Kanälen und „angeknabberten“ Plateaus formen kann. Die MFF wird zudem häufig als eine der wichtigsten Staubquellen auf dem Mars beschrieben, was die Geologie des Geländes zusätzlich mit Atmosphäre und Klima verknüpft. Mit anderen Worten: Dies ist nicht nur eine „Landschaft“, sondern ein System, das Material produziert und transportiert – und anschließend durch genau dieses Material wieder modelliert wird.
Über den Ursprung der MFF wird weiterhin diskutiert, doch ein Teil der Fachdeutungen verbindet sie mit vulkanischen pyroklastischen Ablagerungen – einer Mischung aus Asche und Gesteinsfragmenten, die in ferner Vergangenheit durch starke Eruptionen abgelagert wurden. DLR weist darauf hin, dass solche Ablagerungen mit Ausbrüchen aus der weiteren Tharsis-Region oder vom Olympus Mons in Verbindung stehen könnten, vor mehreren Milliarden Jahren, woraufhin Winde über Jahrhunderte und Jahrtausende das Relief weiter „nachbearbeiteten“. Andererseits hat ESA in neueren Untergrundanalysen der MFF, basierend auf Radardaten des Instruments MARSIS, eine zusätzliche Frage zur Zusammensetzung aufgeworfen: Den Ergebnissen zufolge könnten Teile der Ablagerungen erhebliche Mengen Eis in Schichten unter der Oberfläche enthalten. Eine solche Schlussfolgerung, falls sie weiter bestätigt wird, verändert die Perspektive auf die MFF: Die Region wäre zugleich ein riesiges Staubreservoir und potenziell ein großes Wasserdepot im „eingeschlossenen“ Zustand. Genau deshalb bleiben Eumenides Dorsum und das weitere Medusae-Fossae-Gebiet unter den Standorten, die als Priorität für das Verständnis der Marsgeschichte gelten.
Drei Prozesse am selben Ort: Einschlag, Lava und Wind
Ein besonders interessantes Element der Ansichten aus diesem Gebiet ist das Zusammentreffen mehrerer Prozesse auf relativ kleinem Raum. Neben den
Yardangs-Feldern ist auch ein Einschlagskrater zu sehen, der aufgrund der erhaltenen Kraterkante und der umgebenden Strukturen geologisch betrachtet relativ „frisch“ wirkt. Um den Krater herum ist eine breite, lappenartig begrenzte „Decke“ aus ausgeworfenem Material –
ejecta – erkennbar, entstanden im Moment des Einschlags, als Material vom Einschlagspunkt nach außen geschleudert wurde und sich anschließend um den Krater ablagerte. Gerade dieser Rand mit unregelmäßigen Konturen deutet darauf hin, dass das ausgeworfene Material nicht wie „Staub“ niederging, sondern sich dynamisch verhielt und sich über das umliegende Gelände ausbreitete. Für Geologen ist das wichtig, weil ein solches Muster Informationen über die Eigenschaften des Untergrunds zum Zeitpunkt des Einschlags tragen kann, einschließlich des Anteils von Staub oder Eis.
Ejecta kann auch eine „sekundäre“ Rolle bei der Modellierung des Geländes haben. NASA/JPL erklärt in Beschreibungen verwandter Strukturen, dass ausgeworfenes Material manchmal als schützende Panzerung wirkt, die die Erosion darunter verlangsamt, sodass ein Teil des Geländes gegenüber der Umgebung erhöht bleibt. Solche Beispiele helfen zu verstehen, wie der Wind auf dem Mars weiche Schichten selektiv entfernt, während „geschützte“ Teile ihre Form länger behalten. In Regionen, in denen sich äolische Erosion und Krater überlagern, erhalten Geologen zusätzliche „Marker“ zum Lesen relativer Alter: Was bedeckt und erhalten ist, kann seine Form länger bewahren, während ungeschützte Bereiche schneller „abgenutzt“ werden. Im Fall von Eumenides Dorsum wirken der Krater und seine Materialdecke wie ein natürlicher „Zeitstempel“ in einer Landschaft, die sich ständig verändert.
Das dritte Element in diesem lokalen Puzzle ist der sogenannte
platy flow – ein „Plattenstrom“, der auf Satellitenaufnahmen an schwimmende Eisschollen erinnern kann. Der häufig beschriebene Mechanismus für solche Oberflächen geht von der Bewegung von Lava aus: Die Oberfläche kühlt ab und verfestigt sich zu einer Kruste, während die Lava darunter weiterfließt. Wenn sich die Masse darunter bewegt, wird die feste Kruste gedehnt, bricht in große Platten, und diese Platten können sich verschieben, drehen und „aufeinanderlegen“, wodurch der Eindruck von Flößen oder Platten entsteht, die über den Untergrund geglitten sind. In Arbeiten zu
platy-Oberflächen auf dem Mars wird betont, dass die Interpretationen historisch variierten – von Lava über Eis bis zu „schlammigen“ Strömen –, doch als Schlüsselmuster wiederholt sich das Motiv großer Platten, getrennt durch Kanten und Senken. Im Kontext der Ansichten bei Eumenides Dorsum deutet ein solcher Untergrund darauf hin, dass hier in der Vergangenheit aktive Ströme viskosen Materials vorhanden waren, und spätere Prozesse ihn dann bedeckten, einschnitten oder wieder freilegten.
Die Abfolge der Schichten und Spuren der Zeit
Wenn an derselben Stelle sowohl
platy-Oberflächen als auch
Yardangs zu sehen sind, stellt sich die Schlüsselfrage: Was entstand zuerst? Wenn
Yardangs den Plattenstrom durchschneiden oder es klar wirkt, dass sie sich auf dessen Oberfläche entwickelt haben, deutet das darauf hin, dass windgetriebene Erosion erst einsetzte, nachdem die Lava abgekühlt und stabilisiert war. Mit anderen Worten:
platy flow wäre in dieser lokalen Chronologie älter und
Yardangs jünger – ein Produkt einer späteren Phase, als Sand und Staub die weichen Sedimentschichten wieder „packten“ und begannen, sie abzuschleifen. Eine solche Schlussfolgerung ist wichtig, weil man auf dem Mars Zeit oft über Beziehungen zwischen Formen lesen muss: Ohne „Feld“-Proben vor Ort wird die geologische Geschichte aus dem zusammengesetzt, was etwas anderes bedeckt, schneidet oder deformiert. In dieser Methodik bekommt jede Kante, jede Grenze und jede „Überlagerung“ Beweisgewicht.
Darum sind die Ansichten aus Eumenides Dorsum nicht nur visuell attraktiv, sondern auch analytisch nützlich. In einer Szene lassen sich mindestens drei geologische „Episoden“ verfolgen: Ablagerungen, die den weichen Untergrund für äolische Erosion lieferten, dann ein vulkanisches Ereignis, das einen Plattenstrom hinterließ, sowie ein Einschlag, der den Krater und die
ejecta-Decke schuf. Danach folgt eine lang andauernde Windphase, die alles, was an der Oberfläche blieb, immer wieder neu ordnet. Diese Mehrschichtigkeit der Prozesse hilft auch beim breiteren Verständnis der MFF: Die Region ist nicht nur „wüstenhaft“, sondern zugleich ein Archiv von Vulkanismus, Einschlägen und atmosphärischen Prozessen. Und wenn an einem Ort Krater, Ströme und
Yardangs „zusammentreffen“, entsteht ein selten gut ablesbarer Querschnitt von Ereignissen, die sich auf dem Mars sonst über Raum und Zeit verteilen.
Staub als klimatischer und operativer Faktor
Die Marsatmosphäre ist im Vergleich zur Erdatmosphäre dünn, kann aber äußerst dynamisch sein. In neueren Analysen zur Beobachtung von
dust devils – wirbelnden Staubsäulen – hat ESA hervorgehoben, dass starke bodennahe Winde weit verbreitet sind und dass diese Wirbel eine wichtige Rolle beim Aufwirbeln von Staub von der Oberfläche spielen. Der Staub beeinflusst anschließend Sichtweite, Temperatur und Energiebilanz der Atmosphäre, und in extremen Fällen kann er auch zur Entwicklung regionaler oder globaler Staubstürme beitragen. Für robotische Missionen ist Staub zudem ein operatives Problem: Er kann Instrumente bedecken, die Effizienz von Solarpaneelen verringern und optische Messungen erschweren, und Veränderungen der atmosphärischen Transparenz beeinflussen die Beobachtungsplanung. In diesem Sinne werden Reliefs, die der Wind schafft, wie
Yardangs, zu indirekten „Indikatoren“, wo der Wind am häufigsten „Material“ aufnimmt.
Darum sind
Yardangs und verwandte äolische Strukturen nicht nur eine geologische Kuriosität, sondern ein Hinweis darauf, wo der Wind am aktivsten ist, wo sich Sand am leichtesten anheben lässt und in welche Richtungen er sich langfristig bewegt. Bei der Planung künftiger Landungen, der Standortwahl und der Betriebsmodi von Ausrüstung wird das Verständnis der „Staubökonomie“ des Mars ebenso wichtig wie die Auswahl eines geologisch interessanten Ziels. In diesem Kontext haben langlebige Missionen wie Mars Express einen besonderen Wert: Sie liefern einen kontinuierlichen Beobachtungsrahmen, der über Jahre und Jahrzehnte vergleichbar ist, sodass Muster analysiert werden können, ohne sich auf einzelne „glücklich eingefangene“ Momente zu stützen. Langzeitdaten, kombiniert mit neueren Missionen anderer Agenturen, zeichnen ein Bild des Mars als eines Planeten, auf dem Wind keine Randerscheinung ist, sondern eine dauerhafte Kraft, die sowohl Landschaft als auch Atmosphäre definiert.
Mars Express und HRSC: eine 3D-Karte des Planeten, die weiter ergänzt wird
Eine Schlüsselrolle in diesen Ansichten spielen die Instrumente des Orbiters, vor allem die High Resolution Stereo Camera (HRSC), entwickelt beim DLR. Laut Missionsdaten kartiert die HRSC den Mars seit 2004 in hoher Auflösung, in Farbe und in 3D, was die Erstellung digitaler Geländemodelle und perspektivischer Ansichten ermöglicht. Diese Stereoskopie ist nicht nur ein visueller Zusatz: Sie hilft, Rücken und Senken zu unterscheiden, Neigungen zu messen, Höhen abzuschätzen und Details wie Kraterränder oder „Platten“ in
platy-Geländen zu erkennen. DLR betont, dass gerade die Kontinuität der Kartierung für das Verständnis des globalen Marsbildes wichtig ist, weil sich über einen einheitlichen Datensatz verschiedene Regionen und verschiedene Prozesstypen vergleichen lassen. Wenn diese Geländemodelle mit geologischen Interpretationen kombiniert werden, entsteht ein „Narrativ“ der Oberfläche, das über ein einzelnes Foto hinausgeht.
Nach DLR und ESA wurde Mars Express am 2. Juni 2003 gestartet und zählt wissenschaftlich zu den langlebigsten europäischen Missionen in einer Umlaufbahn um einen anderen Planeten. CNES gibt in den Projektdaten an, dass die operative Lebensdauer der Mission bis Ende 2026 verlängert wurde – das bedeutet, dass weiterhin neue Daten über Atmosphäre, Oberfläche und Untergrund gesammelt werden. In Kombination mit dem Radar MARSIS, das auch für Abschätzungen der Schichtstruktur in der Medusae Fossae Formation genutzt wurde, ergibt sich ein immer vollständigeres Bild der Region: von Oberflächenerosion und
Yardang-Orientierung bis zu Schichten, die sich kilometerweit unter der Oberfläche verbergen. Jedes neue Mosaik, jedes Detail im Relief und jede messbare „Unregelmäßigkeit“ werden zu weiteren Puzzleteilen darüber, wie der Mars von einem einst aktiven Planeten mit Vulkanismus und wechselhaftem Klima zu der heutigen Welt aus Staub, Wind und langsamen, aber unerbittlichen Prozessen wurde.
Quellen:- ESA – “Yardangs on Mars”: Erklärung des Erosionsmechanismus durch vom Wind getragenen Sand und Kontext der HRSC-Aufnahme ( Link )
- ESA Multimedia – “Euminedes Dorsum”: Lage Eumenides Dorsum, Auflösung und Gebietsumfang in HRSC-Aufnahmen ( Link )
- DLR – “Blown by the wind: The Medusae Fossae Formation on Mars”: Ausmaße der MFF, Lage Eumenides Dorsum, Hypothesen zum Ursprung der Ablagerungen und Beispiele für Yardangs ( Link )
- NASA Science Photojournal – “Medusae Fossae Yardangs”: Beschreibung der Formation und der Entstehung von Yardangs durch vom Wind getragenen Sand ( Link )
- ESA – “Dancing dust devils trace raging winds on Mars”: Katalog der Staubwirbel und Schlussfolgerungen zu bodennahen Winden ( Link )
- ESA – “Buried water ice at Mars's equator?”: Radar-Analyse von MARSIS und Diskussion zur Zusammensetzung der Ablagerungen in der MFF ( Link )
- DLR – “Mars Express”: Daten zur HRSC-Kamera und zur langfristigen Kartierung des Mars in Farbe und 3D ( Link )
- NASA/JPL – “Pedestal Crater and Yardangs”: Hintergrund zur Rolle von ejecta-Ablagerungen und windgetriebener Erosion bei der Erhaltung des Reliefs ( Link )
- Lunar and Planetary Science Conference (2007) – Sakimoto, Gregg, Fagan: Arbeit zu „platy“-Oberflächen und der Debatte über mögliche Ursprünge (Lava/Eis/Schlamm) ( Link )
- CNES – “Mars Express” (Projektseite): Grunddaten zur Mission und Verlängerung des Betriebs ( Link )
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Erstellungszeitpunkt: 07 Januar, 2026