Starke Variabilität der Mars-Wasser-Eiskristallwolken während Staubstürme – Enthüllt durch den ExoMars Trace Gas Orbiter/NOMAD

Zusammenfassung Beobachtungen von Wasser-Eiskristallwolken und Aerosolen auf dem Mars können wichtige Einblicke in die Komplexität des Wasserzyklus geben. Jüngste Beobachtungen haben auf eine wichtige Verbindung zwischen Staubaktivität und dem Wasserzyklus hingewiesen, da intensive Staubaktivität die Hygropause erheblich erhöhen und anschließend den Wasserverlust nach der Dissoziation in der oberen Atmosphäre steigern kann. Hier präsentieren wir Beobachtungen vom Nadir und der Occlusion für MArs Discovery/Trace Gas Orbiter, die die Variation der Wasser-Eiskristallwolken in der Perihelion-Saison des Mars-Jahres 34 (April 2018–2019), ihr diurnales und saisonales Verhalten sowie die vertikale Struktur und die mikrophysikalischen Eigenschaften von Wasser-Eis und Staub untersuchen. Diese Beobachtungen zeigen das wiederkehrende Vorhandensein einer Schicht von mesosphärischen Wasser-Eiskristallwolken nach dem globalen Staubsturm von 2018. Wir zeigen, dass diese Schicht von 45 auf 80 km Höhe innerhalb von Tagen aufgrund der Erwärmung in der unteren Atmosphäre durch den Sturm angestiegen ist. Darüber hinaus demonstrieren wir, dass es eine starke Dämmerungs-Nacht-Asymmetrie in der Wasser-Eis-Häufigkeit gibt, die mit der Nucleation in der Nacht und der anschließenden Sublimation bei Tag in Zusammenhang steht. Die Partikelgrößen von Wasser-Eis werden konsistent ermittelt und zeigen scharfe vertikale Gradienten (von 0,1 bis 4,0 μm) sowie mesosphärische Unterschiede zwischen dem globalen Staubsturm (<0,5 μm) und dem regionalen Staubsturm von 2019 (1,0 μm), was auf unterschiedliche Effizienzen der Wasser-Eis-Nucleation hindeutet. Diese Ergebnisse bilden die Grundlage, um unser Verständnis der mesosphärischen Wasser-Eiskristallwolken auf dem Mars zu vertiefen und die Wechselwirkungen zwischen Wasser-Eis und Staub in der mittleren Atmosphäre weiter einzuschränken.