Der Mars hat einen zweiten Tagesrhythmus, und ein Staubsturm hat ihn verraten

In den Luftdruckdaten des Landers InSight steckte eine Welle, die den Mars in knapp einem Tag umrundet. Während eines Staubsturms wurde sie stark genug, um den täglichen Takt des ganzen Planeten zu verschieben.

Ein Team aus Tokio und Paris hat in den Luftdruckmessungen des Mars-Landers InSight eine Druckwelle nachgewiesen, die frei um den ganzen Planeten läuft und dafür etwas weniger als einen Marstag braucht.

Überraschend ist das, weil diese Welle so dicht am gewöhnlichen Tagesrhythmus der Marsluft liegt, dass bisher niemand sie sauber von ihm trennen konnte.

Anzu Asumi von der Universität Tokio und ihre Kollegen haben dafür ein Rechenverfahren eingesetzt, das eine Messreihe zerlegt, ohne vorher festzulegen, welche Schwingungsdauern darin stecken dürfen.

Während eines regionalen Staubsturms schwollen beide Rhythmen gemeinsam an, und der tägliche Druckgipfel kam plötzlich eine halbe Stunde zu früh.

Daraus könnte sich erklären, wie sich Staubstürme auf dem Mars überhaupt in die Breite ziehen.

Was die Sonne täglich mit der Marsluft macht

Auf dem Mars ist die Luft dünn, aber sie reagiert heftig auf die Sonne.

Jeden Morgen heizt das Sonnenlicht die Kohlendioxid-Atmosphäre auf, die Luft dehnt sich aus, und der Druck am Boden steigt und sinkt in einem verlässlichen Tagesrhythmus.

Fachleute nennen so etwas eine thermische Gezeit, also eine Schwingung der Lufthülle, die von der Sonne angetrieben wird.

Weil dieser Antrieb am Sonnenstand hängt, liegt ihre Dauer fest und beträgt exakt einen Marstag.

Daneben kann eine Atmosphäre aber auch ganz von allein schwingen, so wie eine Glocke nachklingt, wenn man sie einmal anschlägt.

Auf dem Mars gehört dazu eine Druckwelle, die ostwärts einmal um den Planeten läuft und deren Umlaufdauer davon abhängt, wie warm die Atmosphäre im globalen Mittel gerade ist.

Für eine Runde braucht sie etwas weniger als einen Marstag.

Warum sich die freie Welle bisher nicht direkt messen ließ

Genau diese Ähnlichkeit war das Problem. Beide Rhythmen brauchen ungefähr einen Marstag, und in einer Druckmessreihe sehen sie deshalb fast gleich aus.

Wer die freie Welle nachweisen wollte, konnte bisher nur indirekt argumentieren, denn vor mehreren großen Staubstürmen sprang der tägliche Druckrhythmus auffällig aus dem Tritt, zuerst in den Daten der Viking-Lander, später beim Rover Curiosity.

Daraus schlossen Forschende, dass die freie Welle daran beteiligt sein muss. Aus den Messungen herausgelöst hatte sie aber niemand.

Wie das Team die Welle aus den InSight-Daten löste

Anzu Asumi von der Universität Tokio hat sich deshalb gemeinsam mit Kaoru Sato sowie Jorge Hernández-Bernal und Aymeric Spiga vom Laboratoire de Météorologie Dynamique in Paris die Messreihe des Landers InSight vorgenommen.

Dessen Drucksensor hat über mehr als ein Marsjahr hinweg gemessen, sehr genau und in sehr dichten Abständen, und der Lander stand fast auf dem Marsäquator, wo die gesuchte Welle ihre größten Ausschläge hat.

Zum Auswerten benutzte das Team ein Rechenverfahren, das eine Messreihe in einen langsamen Trend, mehrere Schwingungen und Rauschen zerlegt, ohne vorher festzulegen, wie lang eine Schwingung sein muss und ob sie gleichmäßig durchhält.

Genau das war nötig, weil die freie Welle kommt und geht.

Die Arbeit liegt bislang als Preprint vor, eingereicht bei einer Fachzeitschrift der Amerikanischen Geophysikalischen Union, unabhängig geprüft ist sie noch nicht.

Der Takt, der plötzlich zu früh kam

In den allermeisten Messabschnitten blieb die freie Welle so schwach, dass sie kaum aus dem Rauschen herausragte.

Während eines regionalen Staubsturms, wie er auf dem Mars in fast jedem Jahr wiederkehrt, wurde sie kräftig, und gleichzeitig schwoll auch der ohnehin starke Tagesrhythmus deutlich an.

Beim Nachrechnen der Schwingungsdauern stieß das Team dann auf einen Wert, den es eigentlich nicht geben kann.

Der tägliche Druckrhythmus wird von der Sonne getrieben, und die Sonne geht auf dem Mars immer im selben Abstand auf.

Trotzdem rückte der tägliche Druckgipfel während des Sturms von Tag zu Tag nach vorn und lag am Höhepunkt eine halbe Stunde vor dem Sonnenfahrplan. Als die freie Welle wieder abklang, wanderte er an seinen alten Platz zurück.

Die Erklärung steckt im Zusammenspiel der beiden. Solange sie Berg auf Berg lagen, verstärkten sie einander, und weil die freie Welle etwas schneller umläuft, zog sie den gemeinsamen Höchstwert jeden Tag ein Stück weiter nach vorn.

Als beide aus dem Gleichschritt gerieten, kehrte sich der Effekt um. Genau dieses Muster erwartet man bei einer Resonanz, also wenn zwei Schwingungen mit fast gleicher Dauer sich gegenseitig aufschaukeln.

Auf ihrem Höhepunkt erreichte die freie Welle acht Pascal. Das klingt nach nichts. Zehn Blatt Papier, flach auf deiner Handfläche, drücken hier auf der Erde ungefähr genauso stark.

In der dünnen Marsluft ist das aber ein deutlicher Ausschlag, und er reichte, um den Tagesrhythmus eines ganzen Planeten zu verschieben.

Ein Klimamodell des Mars, mit dem das Team seine Ergebnisse verglich, gibt das Anschwellen der Welle wieder, die Verschiebung des Tagestakts jedoch nicht. Woran das liegt, lassen die Forschenden ausdrücklich offen.

Was das für Staubstürme bedeutet

Beide Wellen haben ihre stärksten Winde am Äquator, und die wehen in Ost-West-Richtung. Wenn die Wellen gemeinsam anschwellen, könnten sie aufgewirbelten Staub genau in dieser Richtung mitnehmen und aus einem örtlichen Sturm einen weiträumigen machen.

Der beobachtete Ablauf passt dazu, denn der Staub war zuerst ungleichmäßig über die Längengrade verteilt, dann wurden beide Wellen groß, und erst danach legte sich der Staub über den ganzen Planeten.

Solche Wechselwirkungen, schreibt das Team, könnten „rasche Änderungen der Marszirkulation in staubigen Perioden“ erklären helfen.

Für die Raumfahrt ist das mehr als Grundlagenforschung, denn Staubstürme verdunkeln Solarpaneele und erschweren Landungen. Ein einzelner Drucksensor am Boden, der das Anschwellen dieser Welle bemerkt, könnte ein frühes Warnsignal abgeben.

Als Nächstes wollen die Forschenden die Welle in globalen Modellen dreidimensional vermessen, weil ein einzelner Landeplatz nicht verrät, wie sie in der Höhe und über die Breitengrade aufgebaut ist.

Wenn dich der Gedanke packt, dass ein ganzer Planet nachklingt wie eine angeschlagene Glocke und dass man das an einer halben Stunde Verspätung im Luftdruck ablesen kann, dann gib diesen Text weiter.

Meine Meinung dazu

Mich hat vor allem der Moment beeindruckt, in dem eine Zahl auftaucht, die es nicht geben dürfte.

Ein von der Sonne getriebener Rhythmus kann seine Dauer nicht ändern, und trotzdem stand da ein Wert, der zu früh kam. Neu war für mich, dass so eine scheinbare Unmöglichkeit kein Messfehler sein muss, sondern der Fingerabdruck einer zweiten Welle, die man nicht direkt sieht.

Ich nehme außerdem mit, wie viel noch in einer Messreihe stecken kann, die längst ausgewertet schien. InSight ist seit Jahren still, und die Daten liefern weiter neue Ergebnisse.

Dass das Modell die Verschiebung des Tagestakts nicht nachbildet, macht die Sache für mich eher spannender, weil damit eine offene Frage im Raum stehen bleibt.

Anzu Asumi (University of Tokyo), Preprint, eingereicht bei einer AGU-Fachzeitschrift, 2026; arXiv:2608.19892