Über dem Westhang des rund 20 Kilometer hohen Marsvulkans Arsia Mons wächst jeden Morgen ein heller, schlauchförmiger Wolkenschweif. Bis zu 1.800 Kilometer lang kann er werden – und zur Mittagszeit ist er wieder verschwunden. Auf der Südhalbkugel tritt das Phänomen im Frühling und Sommer auf, kurz vor Sonnenaufgang, und entwickelt sich innerhalb weniger Stunden. Später am Vormittag lösen sich die Eiskristalle mit steigenden Temperaturen wieder auf.

Die Arsia Mons Elongated Cloud, kurz AMEC, wurde in den 1970er-Jahren auf Bildern der ersten Marssonden entdeckt. Die regelmäßige Wiederkehr fiel später besonders in den Aufnahmen der europäischen Sonde „Mars Express“ auf. 2018 wurde die Wolke erneut beschrieben; seither wird sie regelmäßig beobachtet. Rund zweieinhalb Stunden lang wird sie mit mehr als 600 km/h nach Westen gezogen, bis zu 45 Kilometer hoch angehoben und kann dabei bis zu 150 Kilometer breit werden.

Ein Wolkenrätsel über dem Vulkan

Ein Forschungsteam der Sorbonne Université um Jorge Hernández-Bernal hat die Wolke nun mit einem regionalen Mars-Wettermodell untersucht und die Ergebnisse mit Aufnahmen von Mars Express verglichen. Dafür werteten die Forschenden unter anderem Bilder von drei Mars-Express-Kameras sowie langjährige Daten zu Lage, Länge und Tagesverlauf aus. Die Studie erschien am 8. Oktober 2026 in Nature Geoscience (DOI: 10.1038/s41561-026-02089-9).

Schon länger war klar, dass es sich um eine orografische Wolke handeln dürfte. Trifft Wind auf einen Berg oder Vulkan, kann er feuchte Luft nach oben drücken. Die Feuchtigkeit kondensiert dann zu Wassertröpfchen oder Eiskristallen. Am Arsia Mons läuft dieser Vorgang allerdings unter Bedingungen ab, die mit denen auf der Erde kaum vergleichbar sind: Der Luftdruck beträgt etwa ein Hundertstel des irdischen Werts, während die Marsvulkane viel größer sind als irdische Berge.

Im Frühling und Sommer schmilzt die Morgensonne dünne Frostschichten am Boden und setzt Wasserdampf frei. Starke Ostwinde treiben die feuchte Luft den Arsia-Mons-Hang hinauf. Nach dem Überqueren des Gipfels stürzt sie auf der windabgewandten Seite wieder ab und prallt auf tiefer liegende Luftschichten. Dadurch wird sie bis in etwa 45 Kilometer Höhe nach oben geschleudert. Die Form des Vulkans erzeugt dabei eine starke atmosphärische Welle, die feuchte Luft innerhalb weniger Minuten mehrere Kilometer anheben kann.

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Eiskristalle ohne Staub

Die ersten Computersimulationen blieben trotzdem blass: Sie erzeugten keine langgestreckte Wolke. Auf der Erde bilden sich Eiskristalle meist durch heterogene Keimbildung. Wasserdampf lagert sich an Schwebteilchen wie Staub, Salz, Pollen oder Ruß an und bildet dort Tröpfchen oder Eis. Für den Mars kommt vor allem der Staub in der Atmosphäre infrage. Doch genau dieser Mechanismus führte im Modell nicht zum beobachteten langen, schmalen Schweif.

Daraufhin berücksichtigten die Forschenden einen theoretisch bekannten Vorgang: die homogene Nukleation. Dabei wird Wasserdampf ohne feste Kondensationskeime direkt zu Eiskristallen. Unter realen Bedingungen von Planetenatmosphären galt das bislang als sehr unwahrscheinlich, weil dafür eine außergewöhnlich hohe Übersättigung nötig ist. Laut Modell kann die relative Luftfeuchtigkeit in der aufsteigenden Luft jedoch mehr als 100.000-mal höher werden als typische Werte auf der Erde.

Der Ablauf geht schnell. Auf der windabgewandten Seite kühlt sich die feuchte Luft beim Aufsteigen innerhalb von etwa zehn Minuten um rund 30 Grad Celsius ab. Gleichzeitig steigt die Luftfeuchtigkeit um das Hunderttausendfache. Unter diesen Bedingungen entstehen spontan Eiskristalle – und zwar in größerem Umfang, als es bei einer Kondensation an Staubpartikeln möglich wäre. Erst nachdem dieser Prozess in die Berechnung aufgenommen worden war, erschien in der Simulation ebenfalls der lange, schmale Wolkenschweif am Arsia Mons.

Das Modell liefert zudem eine Erklärung dafür, warum die Kristalle über große Entfernungen erhalten bleiben können, ohne sofort wieder zu verdampfen. Ganz rund ist das Bild aber noch nicht: Nicht alle Details der Simulation stimmen mit den Beobachtungen überein, bestimmte Merkmale fehlen oder passen bislang nicht vollständig. Die Lage, Form und tageszeitliche Veränderung der Wolke lassen sich dennoch deutlich besser nachbilden.

Hinweis statt direkter Beweis

Die Übereinstimmung gilt angesichts der begrenzten Kenntnisse über die Marsatmosphäre als wichtiges Ergebnis. Vor allem die charakteristische Länge des Schweifs brachte bisherige Modelle ins Stolpern; erst die spontane Eisbildung erzeugte eine Wolke, die dem beobachteten Phänomen deutlich ähnelt. Ein direkter Nachweis homogener Nukleation in der Marsatmosphäre ist das allerdings nicht. Die Ergebnisse sind ein indirekter Hinweis.

Offen bleibt, ob dieser Mechanismus auch an anderen Orten des Mars vorkommt und welchen Einfluss er auf den Wasserhaushalt des Planeten hat. Möglich ist außerdem, dass homogene Keimbildung in den oberen Atmosphärenschichten der Erde und der Venus eine Rolle spielt. Beobachtet wurde sie dort bislang nicht.

Der Bericht der FU Berlin vom 11. Oktober 2026 rückt damit ein Phänomen in den Mittelpunkt, das jeden Morgen wiederkehrt und doch noch Fragen offenlässt: ein heller, bis zu 1.800 Kilometer langer Eiswolken-Schweif, der über einem Vulkan entsteht, von den Marswinden nach Westen gerissen wird und noch vor Mittag wieder aus dem Blickfeld verschwindet.