Planetenforscher der University of Colorado Boulder haben herausgefunden, wie die Venus, der kochende, unbewohnbare Nachbar der Erde, so trocken wurde.
Die Ergebnisse könnten helfen zu erklären, was mit Wasser auf einer großen Anzahl von Planeten in der gesamten Galaxie passiert. Die Arbeit ist in „Nature“ veröffentlicht.
Die neue Studie füllt eine große Lücke in dem, was Forscher „die Geschichte des Wassers auf der Venus“ nennen. Mithilfe von Computersimulationen stellte das Team fest, dass Wasserstoffatome in der Atmosphäre des Planeten durch einen Prozess, der als „dissoziative Rekombination“ bekannt ist, in den Weltraum schießen, wodurch die Venus nach früheren Schätzungen jeden Tag etwa doppelt so viel Wasser verliert.
„Wasser ist wirklich wichtig für das Leben“, sagt Eryn Cangi, Forscherin am Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) und Co-Hauptautorin der neuen Arbeit. „Wir müssen die Bedingungen verstehen, die flüssiges Wasser im Universum ermöglichen und die möglicherweise zu dem sehr trockenen Zustand der heutigen Venus geführt haben.“
Venus, erklärt er, sei völlig ausgedörrt. Wenn man das gesamte Wasser auf der Erde nehmen und es wie Marmelade auf Toast über den Planeten verteilen würde, würde man eine Flüssigkeitsschicht von etwa drei Kilometern Tiefe erhalten. Wenn Sie dasselbe auf der Venus tun würden, wo das gesamte Wasser in der Luft eingeschlossen ist, würden Sie am Ende nur 3 Zentimeter übrig haben, gerade genug, um Ihre Zehen nass zu machen. „Venus hat 100.000 Mal weniger Wasser als die Erde, obwohl sie im Wesentlichen die gleiche Größe und Masse hat“, präzisiert Michael Chaffin, Co-Hauptautor der Studie und wissenschaftlicher Forscher am LASP.
In der aktuellen Studie verwendeten Forscher Computermodelle, um die Venus als riesiges Chemielabor zu verstehen und die verschiedenen Reaktionen zu untersuchen, die in der wirbelnden Atmosphäre des Planeten ablaufen. Die Gruppe berichtet, dass ein Molekül namens HCO+ (ein Ion bestehend aus einem Wasserstoff-, einem Kohlenstoff- und einem Sauerstoffatom) hoch in der Atmosphäre der Venus für den Wasseraustritt des Planeten verantwortlich sein könnte.
Für Cangi, Co-Hauptautor der Studie, liefern die Ergebnisse neue Hinweise darauf, warum die Venus, die einst wahrscheinlich fast identisch mit der Erde schien, heute kaum noch wiederzuerkennen ist.
„Wir versuchen herauszufinden, welche kleinen Veränderungen auf jedem Planeten stattgefunden haben, um sie in diese sehr unterschiedlichen Zustände zu bringen“, sagt Cangi, der 2023 in Boulder in Astrophysik und Planetenwissenschaften promovierte.
Wissenschaftler vermuten, dass der Planet vor Milliarden von Jahren, während der Entstehung der Venus, etwa so viel Wasser aufgenommen hat wie die Erde. Irgendwann kam es zur Katastrophe. Kohlendioxidwolken in der Atmosphäre der Venus lösten den stärksten Treibhauseffekt im Sonnensystem aus und ließen die Oberflächentemperaturen schließlich auf sengende 480 Grad Celsius ansteigen. Dabei verdunstete das gesamte Wasser auf der Venus und der größte Teil davon gelangte in den Weltraum.
Aber diese uralte Verdunstung kann nicht erklären, warum die Venus so trocken ist wie heute, oder wie sie weiterhin Wasser in den Weltraum verliert. „Als Analogie nehmen wir an, ich habe das Wasser aus meiner Wasserflasche geworfen. Es wären noch ein paar Tropfen übrig“, erklärt Chaffin. Auf der Venus verschwanden jedoch auch fast alle verbliebenen Tropfen. Der Übeltäter ist der neuen Arbeit zufolge das schwer fassbare HCO+.
Chaffin und Cangi erklärten, dass sich in den oberen Atmosphären der Planeten Wasser mit Kohlendioxid vermischt, um dieses Molekül zu bilden. In früheren Untersuchungen berichteten Forscher, dass HCO+ möglicherweise dafür verantwortlich ist, dass der Mars einen großen Teil seines Wassers verliert.
So funktioniert es auf der Venus: In der Atmosphäre wird ständig HCO+ produziert, einzelne Ionen überleben jedoch nicht lange. Elektronen in der Atmosphäre finden diese Ionen und rekombinieren sie, um sie in zwei Teile zu spalten. Dabei driften Wasserstoffatome ab und entweichen möglicherweise sogar ganz in den Weltraum, wodurch Venus einer der beiden Bestandteile des Wassers entzogen wird.
In der neuen Studie berechnete die Gruppe, dass sich der trockene Zustand der Venus nur dadurch erklären ließe, dass der Planet größere als erwartete Mengen an HCO+ in seiner Atmosphäre beherbergte. Es gibt eine Wendung in den Erkenntnissen des Teams. Wissenschaftler haben HCO+ noch nie in der Nähe der Venus beobachtet. Chaffin und Cangi vermuten, dass das daran liegt, dass sie nie die Instrumente hatten, um richtig auszusehen.
Die Forscher hoffen, dass eine zukünftige Mission dies erreichen und einen weiteren wichtigen Teil der Geschichte des Wassers auf der Venus enthüllen kann. „Es gab nicht viele Missionen zur Venus“, schließt Cangi. „Aber die neu geplanten Missionen werden jahrzehntelange kollektive Erfahrung und ein wachsendes Interesse an der Venus nutzen, um die Extreme der Planetenatmosphäre, Evolution und Bewohnbarkeit zu erforschen.“ (Europapresse)
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