Über dem Marsvulkan Arsia Mons wächst jeden Morgen eine Wolkenfahne, an der jedes Modell scheiterte. Die wahrscheinliche Erklärung kannte man bisher nur aus dem Lehrbuch.
Über dem Marsvulkan Arsia Mons entsteht eine riesige Wolke offenbar direkt aus Wasserdampf, ohne die Staubkörnchen, an denen Eiskristalle sonst ansetzen.
Das ist bemerkenswert, weil diese Art der Wolkenbildung zwar in Lehrbüchern steht, in einer echten Atmosphäre aber als praktisch unmöglich gilt.
Ein Team um Jorge Hernández-Bernal von der Sorbonne Université in Paris kommt zu diesem Schluss, weil sein Wettermodell die Wolke erst dann nachbilden kann, wenn es Eis ohne Staub zulässt. Bestätigt sich das, lohnt ein neuer Blick auf die höchsten Wolken der Erde.
Warum Wolken normalerweise Staub brauchen
Wasserdampf braucht eine Unterlage, an der er sich niederschlagen und zu Tröpfchen oder Kristallen wachsen kann.
Das kann etwa Salz aus der Meeresgischt sein, Ruß oder Wüstenstaub. Allein gefrieren kann er theoretisch nur, wenn die Luft ein Vielfaches mehr Wasser enthält, als sie eigentlich halten kann.
In jeder echten Atmosphäre schwebt aber Staub, der den Überschuss vorher abfängt. Deshalb gilt dieser Weg als Randnotiz der Theorie, auch in den Klimamodellen für den Mars.
Die Wolkenfahne, an der jedes Modell scheiterte
Eine Wolke am Westhang von Arsia Mons fügt sich dieser Regel nicht. Während eines Teils der staubigen Jahreszeit bildet sie sich jeden Morgen bei Sonnenaufgang neu.
Innerhalb weniger Stunden zieht der Wind sie dann zu einem langen, schmalen Schweif aus, der sich schließlich vom Vulkan löst.
Die europäische Sonde Mars Express hat diesen Ablauf in Zeitrafferbildern festgehalten. Hernández-Bernal selbst hatte schon früher versucht, die Wolke am Computer nachzubauen.
Die kalte Zone am Vulkanhang tauchte in seinen Simulationen auf, der lange Schweif dagegen nie.
Hoch über einem Marsvulkan kann aber niemand Luftproben nehmen und nachsehen, was im Modell fehlt.
Wie das Team in Paris die Marsluft nachbaute
Hernández-Bernal forscht am Laboratoire de Météorologie Dynamique der Sorbonne Université, gemeinsam mit Anni Määttänen, Aymeric Spiga und François Forget.
Das Team nutzte ein Wettermodell, das ursprünglich für die Erde entwickelt und an den Mars angepasst wurde. Es berechnet, wie der Wind um den Vulkan strömt, wo die Luft abkühlt und wo Wasser zu Eis wird.
Die Studie hat die Prüfung durch unabhängige Fachleute bestanden und erscheint Anfang Oktober 2026 in Nature Geoscience.
Was im kalten Fleck am Vulkanhang geschieht
Zuerst ließ das Team das Modell mit der üblichen Physik laufen, in der Eis nur an Staub entsteht. Wieder blieb der Schweif aus.
Das Modell zeigte aber, wie der Vulkan die vorbeiströmende Luft in stehende Wellen versetzt, ähnlich wie ein Stein im Bach das Wasser hinter sich aufwirft.
Wo eine solche Welle die Luft anhebt, steigt sie binnen Minuten um mehrere Kilometer und kühlt stark ab.
An der Stelle, an der auch die echte Wolke beginnt, enthielt die Modellluft etwa hunderttausendmal mehr Wasserdampf, als bei dieser Kälte eigentlich möglich ist.
Ausgerechnet diesen Wert hatte eine frühe Abschätzung, an der Määttänen beteiligt war, als Schwelle für Eis ohne Staub genannt. Erreichbar schien er damals nicht.
Der Staub fängt den Überschuss hier nicht ab, weil in dieser Höhe zu wenige Körnchen schweben, um bei der rasanten Abkühlung genug Wasser aufzunehmen.
Als das Team die Eisbildung ohne Staub ins Modell einbaute, erschien die Wolkenfahne. Als Alternative prüften die Forschenden extrem feinen Staub, der auf dem Mars schweben könnte.
Er erzeugte im Modell nur verwaschenen Dunst und nie den scharf begrenzten Schweif. Ganz ausschließen lässt er sich trotzdem nicht, denn in dieser Jahreszeit hat ihn noch niemand gemessen.
Was die Wolke über Mars und Erde verrät
Im kalten Fleck entstehen auf einen Schlag so viele winzige Kristalle, dass sie den überschüssigen Dampf fast vollständig aufnehmen.
Danach enthält die Luft um sie herum genau so viel Wasser, wie sie halten kann. Die Kristalle wachsen deshalb nicht weiter, und sie verdampfen auch nicht.
Der Wind trägt sie stabil davon, und so erreicht die echte Wolke bis zu 1800 Kilometer Länge, etwa die Luftlinie von Berlin nach Madrid. Lässt die Kälte im Lauf des Vormittags nach, versiegt der Nachschub, und der Schweif reißt vom Vulkan ab.
Das geschieht im Modell genauso wie in der Wirklichkeit.
„Die charakteristischen Merkmale der beobachteten Wolke werden im Modell erst dann wiedergegeben, wenn die Eisbildung ohne Staub berücksichtigt wird“, fasst das Team zusammen.
Perfekt ist die Übereinstimmung nicht. Die simulierte Wolke ist schmaler, beginnt später und bleibt deutlich kürzer.
Trotzdem sehen die Forschenden darin „ein Phänomen, das gelehrt, aber als theoretisch betrachtet wurde und in der Natur nie zuvor beobachtet worden ist“.
Auf der Erde betrifft das vor allem die leuchtenden Nachtwolken. Das sind die höchsten Wolken unseres Planeten, die an Sommerabenden als silbrige Schleier am Nordhimmel stehen.
Dort gilt Eis ohne Staub bislang als „bloße theoretische Kuriosität“, wie die Autoren schreiben. Als Nächstes wollen sie klären, ob der Vorgang auch in anderen Marswolken eine Rolle spielt und im Wasserkreislauf des ganzen Planeten.
Meine Meinung dazu
Dass ein Lehrsatz über Wolken ausgerechnet auf dem Mars ins Wanken gerät, hat eine eigene Logik.
Auf der Erde wird Luft kaum irgendwo so schnell, so kalt und so staubarm, dass der Lehrbuchfall eintreten könnte.
Der Mars führt ihn dagegen offenbar jeden Morgen über einem Vulkan vor. Im Kopf behalten sollte man trotzdem, dass die Beweisführung über ein Modell läuft und noch kein Instrument dort oben einen staubfreien Eiskristall gezählt hat.
Nicht zufällig spricht die begutachtete Fassung im Titel nur noch von einem Hinweis.
Wenn du jemanden kennst, der an Sommerabenden nach leuchtenden Nachtwolken Ausschau hält, schick ihm diesen Text. Vielleicht entstehen die Schleier über seinem Kopf auf dieselbe Weise wie die Wolke über Arsia Mons.
Quelle: Jorge Hernández-Bernal (Sorbonne Université, Laboratoire de Météorologie Dynamique), Nature Geoscience, 2026; ArXiv:2609.37259
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