Der Mars hat an seinem Südpol ein Meer aus Eis. Diese Eisschicht ist so groß, dass sie beim Abschmelzen den gesamten Planeten etwa elf Meter hoch mit Wasser bedecken würde. Das hat jetzt ein internationales Forscherteam herausgefunden, das die Daten der Radarantenne MARSIS auf der europäischen Raumsonde Mars Express auswertet. Bereits im November hatten Forscher ebenfalls mit den Daten der MARSIS-Antenne (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding) eine Eisdicke in ähnlicher Größe am Nordpol des Mars nachweisen können.

Weiße Häubchen des Roten Planeten sind riesige Eisschilde
Dass sich an den beiden Polkappen riesige Eisschilde befinden, wissen die Marsforscher schon lange. Neu ist, dass sie mit der Radarantenne messen können, wie mächtig das Eis ist. “Mit den langwelligen Radarstrahlen können wir zum ersten Mal in den Boden des Mars eindringen, und zwar bis zu sieben Kilometer tief”, sagt Prof. Peter Edenhofer von der Ruhr-Universität Bochum. Mit den Messergebnissen konnten die Forscher berechnen, dass das Volumen der Südpol-Ablagerung etwa 1,6 Millionen Kubikkilometer beträgt. Das entspricht zwei Dritteln des Grönlandeises. Außerdem konnten sie nachweisen, dass es sich bei dem Eis um die Polkappen um nahezu reines Wassereis handelt und nicht, wie immer wieder vermutet wurde, um CO2-Eis. Der Elektrotechniker und Radarspezialist Peter Edenhofer hat an der Entwicklung des neuartigen Instruments und an der Auswertung der Daten mitgearbeitet. Im Forscherteam sind außerdem Wissenschaftler vom Jet Propulsion Institut in Kalifornien und vom Max-Planck-Institut in Katlenburg-Lindau (Niedersachsen).

Insgesammt 40 Meter lang ist das Radarinstrument
“Die Arbeit mit dem Marsantennen war spannend wie ein Kriminalroman”, blickt Edenhofer zurück. Zunächst mussten die Forscher fast ein Jahr lang bangen, bis die ESA die für die Reise zum Mars zusammengeklappten jeweils 20 Meter langen Radarantennen überhaupt ausfahren ließ. Computersimulationen auf der Erde hatten ergeben, dass die Antennen beim Ausfahren schwingen, abknicken und die Raumsonde beschädigen könnten.
Aber dieses Worst-Case-Szenario blieb aus, die Antennen gingen in Betrieb und auf die Forscher kam die Auswertung riesiger Datenmengen zu. Keine ganz leichte Aufgabe, denn die niederfrequenten Radarstrahlen von 1,3 - 5,5 Megahertz, was Wellenlängen zwischen 5 - 22 m entspricht, dringen zwar tief in den Marsboden ein, ergeben aber nur eine geringe räumliche Auflösung. “Das ist einfach das Grundproblem, wenn man tief in den Boden blicken möchte, man muss bei den Messungen einen Kompromiss finden”, sagt Edenhofer.
Immerhin sind die Daten so detailgenau, dass die Forscher herausgefunden haben, dass es am Fuß der Eismassen keinen Schmelzwasserbereich gibt. Experten hatten vermutet, dass das Wasser dort aufgrund des hohen Drucks durch die Eismassen flüssig sein könnte. Außerdem haben sie im Marsuntergrund alte, mittlerweile verschüttete Krater und Flussläufe entdeckt. Wasser im Untergrund des Roten Planeten abseits der Polkappen konnte das Instrument nach bislang 300 Marsumrundungen noch nicht aufspüren. Aber Edenhofer hält das für durchaus noch möglich: “Es besteht noch immer die Erwartung, dass wir auch in Gebieten, die weiter vom Pol entfernt sind, Wasser entdecken werden.”
ESA: Mars Express radar gauges water quantity around Mars’ south pole (auf englisch)
ESA: Mars Express macht interessante Entdeckung unter der Mars-Oberfläche
Institut für Hochfrequenztechnik der Ruhr-Uni Bochum