Die dunklen Flecken in der Venusatmosphäre – hier von der japanischen Raumsonde Akatsuki aufgenommen – stammen von einer UV-absorbierenden Substanz.(Bildnachweis: JAXA)
Neue Experimente haben möglicherweise eines der größten Rätsel der Venus gelöst.
Astrochemiker haben herausgefunden, dass eisenhaltige Mineralien möglicherweise die mysteriöse ultraviolettabsorbierende Substanz in den Wolken sind, die den ultraheißen zweiten Planeten von der Sonne umhüllen.
Bei Betrachtung im ultravioletten Licht zeigen die Wolken der Venus dunkle Streifen, in denen etwas diese hochenergetischen Wellenlängen absorbiert. Im Laufe der Jahrzehnte wurden alle möglichen Erklärungen für die absorbierende Substanz vorgeschlagen, von Eisenchlorid über verschiedene Schwefelverbindungen bis hin zu Mikroorganismen – eine Idee, die erstmals in den 1960er Jahren von Carl Sagan geäußert wurde und noch heute Anhänger hat. Wenn jedoch die neuen Erkenntnisse der Wissenschaftler um Clancy Zhijian Jiang und Paul Rimmer vom Cavendish Laboratory der Universität Cambridge in England zutreffen, dann würden sie das Leben auf der Venus als Erklärung ausschließen, und zwar zugunsten der Chemie auf Eisenbasis.
Rimmer gab in einer Erklärung die Richtung vor: „Die einzigen verfügbaren Daten über die Zusammensetzung der Wolken wurden von Sonden gesammelt und enthüllten seltsame Eigenschaften der Wolken, die wir bisher nicht vollständig erklären konnten. Insbesondere bei der Untersuchung unter ultraviolettem Licht weisen die Venuswolken ein spezifisches UV-Absorptionsmuster auf. Welche Elemente, Verbindungen oder Mineralien sind für diese Beobachtung verantwortlich?“
Die Atmosphäre der Venus besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid, aber ihre Wolken, die sich in Höhen zwischen 48 und 65 Kilometern über der glühend heißen Oberfläche befinden, werden aus winzigen Schwefelsäuretröpfchen gebildet, die mit eisenhaltigen Mineralien versetzt sind.
Die Gruppe von Jiang und Rimmer synthetisierte verschiedene Eisenverbindungen, die in den Wolken der Venus vorkommen könnten, und tauchte sie in unterschiedliche Konzentrationen von Schwefelsäure. Sie fanden heraus, dass zwei der Mineralphasen (d. h. Zusammensetzungsvariationen eines Minerals, in diesem Fall Eisen) – Rhomboklas und saures Eisen(III)-Sulfat – in Kombination einen effizienten Ultraviolettabsorber ergeben.
„Die Muster und der Grad der Absorption, die die Kombination dieser beiden Mineralphasen zeigt, stimmen mit den dunklen UV-Flecken überein, die in den Wolken der Venus beobachtet wurden“, so Jiang in der Erklärung. „Diese gezielten Experimente enthüllten das komplizierte chemische Netzwerk innerhalb der Atmosphäre und warfen Licht auf den Elementkreislauf auf der Venusoberfläche.“
Angesichts des Ausmaßes des UV-Absorbers in den Venuswolken deuten die Ergebnisse von Jiang und Rimmer stark darauf hin, dass in den Venuswolken eine bedeutende und unerforschte Chemie am Werk ist. Schließlich ist das Vorhandensein des UV-Absorbers mehr als nur eine wissenschaftliche Kuriosität. Die Häufigkeit und Verteilung des UV-Absorbers ändert sich im Laufe der Zeit, und frühere Studien haben gezeigt, wie die Schwankungen der ultravioletten Albedo – ein Maß dafür, wie reflektierend oder absorbierend ein Planet ist – das Klima der Venus beeinflussen können.
Zwischen 2006 und 2017 sank die Menge an ultraviolettem Sonnenlicht, das von den Wolken der Venus in den Weltraum zurückreflektiert wurde, um 50 %, bevor sie wieder auf das vorherige Niveau anstieg, da sich die Menge des UV-Absorbers in den Wolken veränderte. Das zusätzlich absorbierte UV-Licht trug dazu bei, die Zirkulation in der oberen Atmosphäre noch schneller anzutreiben und die 320 km/h schnellen Winde anzuregen, die die „Superrotation“ in der Venusatmosphäre antreiben. Dabei handelt es sich um das extreme Phänomen, dass die Venus und ihre obere Atmosphäre scheinbar entkoppelt sind: Der feste Körper der Venus dreht sich alle 243 Erdtage einmal um seine Achse, aber die obere Atmosphäre rotiert in nur vier Tagen um den Planeten.
Die neuen Erkenntnisse der Forscher könnten zwar diejenigen enttäuschen, die auf Leben auf der Venus hoffen, aber die Tür für Mikroben auf dem zweiten Planeten von der Sonne steht immer noch offen. Denn obwohl die Venusoberfläche ein wahres Höllenloch ist, mit Temperaturen um 464 Grad Celsius (867 Grad Fahrenheit) und einem Druck von 93 bar – etwa das 93-fache des Drucks auf der Erde auf Meereshöhe – sind die Bedingungen in der Höhe der Wolken tatsächlich viel milder, mit einer erdähnlichen Temperatur und einem erdähnlichen Druck. Natürlich hätte jegliches mikrobielles Leben im Venushimmel mit den giftigen Schwefelsäurewolken und dem praktisch fehlenden Wasser zu kämpfen, aber neuere Forschungen haben ergeben, dass Aminosäuren, die zu den Grundbausteinen des Lebens gehören, in der konzentrierten Schwefelsäureumgebung überleben können. Auch der rätselhafte und umstrittene Nachweis von Phosphin – ein Gas, das auf der Erde mit der Biologie in Verbindung gebracht wird – in den Venuswolken bleibt rätselhaft.
Die Antworten auf all diese Fragen können letztlich nur durch die Rückkehr zur Venus mit neuen und gewagten Missionen gefunden werden.
Die NASA beabsichtigt, im Jahr 2029 eine Mission namens DAVINCI („Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry and Imaging“) zu starten, die die Venusatmosphäre durch den Abwurf einer Sonde untersuchen, die Identität des UV-Absorbers bestätigen und das Vorhandensein von Phosphin bestätigen oder ausschließen soll. Eine zweite NASA-Mission namens VERITAS („Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography and Spectroscopy“) wartet auf eine endgültige Entscheidung über ihre Zukunft, nachdem sie 2022 verschoben wurde, um die verspätete Asteroidenmission Psyche zu finanzieren.
In der Zwischenzeit will die Europäische Weltraumorganisation (ESA) mit EnVISION, das Anfang der 2030er Jahre starten soll, um die Atmosphäre und Geologie des Planeten zu untersuchen, zur Venus zurückkehren. (Die erste ESA-Mission zum Planeten, Venus Express, ist seit 18 Jahren in Betrieb und wurde im November 2005 gestartet).
Die neuen Erkenntnisse wurden am 3. Januar in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.
