Lifting Dust on Mars by Wind and Light Induced Forces

• Applicant: Professor Dr. Gerhard Wurm
• Subject Area: Astrophysics and Astronomy
• Term: from 2012 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 225970202

Staub ist für zahlreiche Prozesse auf dem Mars ein wichtiger Faktor. In der Marsatmosphäre prägt er das Klimades Planeten mit. Als Informationsträger können Beobachtungen des Staubes Aufschluss über dieZusammensetzung der Marsoberfläche oder der Atmosphäre geben und schließlich ist der Staub aufgrund dermechanischen Eigenschaften für die aktuelle und zukünftige Erforschung des Planeten von zentralerBedeutung. Es ist daher von essentieller Bedeutung, den Staubkreislauf des Mars zu verstehen. Obwohl Staubvon lokalen Staubteufeln bis hin zu globalen Staubstürmen in der Marsatmosphäre beobachtet wird, ist jedochschon der primäre Mechanismus, wie die Partikel von der Oberfläche in die Atmosphäre gelangen, bisher nichtvollständig verstanden. Aufgrund des geringen Atmosphärendrucks auf dem Mars sind hier sehr hoheWindgeschwindigkeiten notwendig, um Staub von der Oberfläche zu lösen, die in der Regel nicht beobachtetwerden. In aktuellen Arbeiten wurde allerdings gezeigt, dass es auf dem Mars einen weiteren Mechanismusgibt, um Staub von der Oberfläche zu lösen. Aufgrund eines Treibhauseffekts in den oberen Staubschichten desBodens werden photophoretische Kräfte bzw. ein Überdruck unter der Oberfläche durch thermisches Kriechenerzeugt, wenn die Oberfläche durch die Sonne bestrahlt wird. Die entstehenden Auftriebskräfte können stärkerals die gravitative Anziehung des Planeten sein. Im Allgemeinen sind diese lichtinduzierten Kräfte alleine jedochauch nicht ausreichend, um eine Ablösung von Partikeln auf dem Mars zu erklären, da zusätzlich die Kohäsionzwischen Partikeln überwunden werden muss. Beide Kräfte – Gasreibung und lichtinduzierte Kräfte – sind fürsich genommen also geringfügig zu schwach, um die Existenz von Staub in der Marsatmosphäre generell zuerklären. Zusammen haben sie aber das große Potential, der Lösung des Rätsels um die Quelleatmosphärischen Staubs einen großen Schritt näher zu kommen. In diesem Projekt werden daher imwesentlichen Laborexperimente durchgeführt, um das Zusammenspiel von Wind und photophoretischen Kräftenzu untersuchen.

• DFG Programme: Research Grants