Dank der Beweise von Missionen wie NASAsMagellanRaumfahrzeug , haben Wissenschaftler theoretisiert, dass die Venus wahrscheinlich vor etwa 500 Millionen Jahren eine katastrophale Oberflächenerneuerung erlebte (geben oder nehmen Sie 200 Mya). Dies ist vermutlich der Grund, warum die Venus heute ein so höllischer Ort ist, mit einer 92-mal so dichten Atmosphäre wie die der Erde, die hauptsächlich aus Kohlendioxid (CO .) besteht2) und Temperaturen, die heiß genug sind, um Blei zu schmelzen.
Die Frage, wie die Venus vor diesem Ereignis aussah – insbesondere, ob sie Ozeane hatte oder nicht – wird seitdem diskutiert. Während viele glauben, dass die Oberfläche der Venus von großen Wassermassen bedeckt war, a Kürzlich durchgeführte Studie hat dieser Behauptung widersprochen. Unter Verwendung eines hochmodernen Klimamodells hat ein Team französischer Forscher ein alternatives Szenario entwickelt, wie sich die Venus zu dem entwickelt hat, was sie heute ist.
Die Forschung wurde von einem Team von Wissenschaftlern der Astronomisches Observatorium der Universität Genf , das Labor für Astrophysik in Bordeaux , das Nationales Zentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) und Universität Versailles-Saint Quentin-en-Yvelines (UVSQ). Das Papier, das ihre Ergebnisse beschreibt, mit dem Titel „ Tag-Nacht-Wolkenasymmetrie verhindert frühe Ozeane auf der Venus, aber nicht auf der Erde “ wurde am 13. Oktober veröffentlichtNSProblem vonNatur.
Künstlerische Darstellung des Wassermangels auf der Venus. Credit und ©: Manchu
Seit über einem Jahrhundert spekulieren Wissenschaftler, ob seine Oberfläche von Ozeanen bedeckt war oder nicht. Zunächst hielt man die dichten Wolken, die die Oberfläche verdecken, für Regenwolken, was Spekulationen nährte, dass die Oberfläche der Venus von Ozeanen bedeckt war. In den 1960er Jahren wurde diese Vorstellung von mehreren sowjetischen und NASA-Missionen zerstreut, die Vorbeiflüge des Planeten durchführten (und sogar versuchten, auf der Oberfläche zu landen), die zeigten, wie heiß und höllisch der Planet ist.
Nach aktuellen Modellen zur Planetenentstehung entstand die Venus aus der protoplanetaren Scheibe, die vor 4,5 Milliarden Jahren die Sonne umkreiste. Wie bei den anderen Gesteinsplaneten (Merkur, Erde und Mars) war die Venus durch den Akkretionsprozess für einen Großteil ihrer frühen Geschichte mit Magma bedeckt. Im Laufe der Zeit kühlte die Oberfläche langsam ab und verfestigte sich bis zu dem Punkt, an dem Wasser in der Atmosphäre kondensierte und es zu Regenfällen kommen konnte.
Dieser Prozess hat die Ozeane sowohl auf der Erde als auch auf dem Mars hervorgebracht und soll ca. Vor 3,7 Milliarden Jahren. Während der Mars das Wasser, das einst über seine Oberfläche floss, nicht halten konnte, bleiben Beweise seiner wässrigen Vergangenheit in Form von Fließkanälen, Sedimentablagerungen und Tonen erhalten – alles Merkmale, die sich in Gegenwart von Wasser bilden.
Während die Venus auch ganz anders war, ist die Existenz von Oberflächenwasser eine ungelöste Frage geblieben. Aus diesem Grund haben zwischen 1994 und 2010 fünf Missionen die Atmosphäre der Venus vermessen – die NASA Magellan , Cassini – Huygens , und BOTE Missionen, die ESA Venus-Express , und JAXAs Akatsuki . Andere Missionen, die durch das Sammeln von Daten von der Venus während Vorbeiflügen und Schwerkraftunterstützungen beigetragen haben, wie die der NASA Parker Solarsonde , die ESA/JAXA BepiColombo , und die NASA/ESA Sonnenorbiter .
Künstlerische Darstellung von Venus Express, die im Juni und Juli 2014 Aerobremsmanöver in der Atmosphäre des Planeten durchführt. Bildnachweis: ESA/C. Carreau
Martin Turbet, Postdoc am Observatoire Astronomique de l’Université de Genève und Hauptautor der Studie, erklärte Universe Today per E-Mail:
„Es gibt im Wesentlichen zwei Hauptszenarien, die bisher in Betracht gezogen wurden. Im ersten hatte die Venus Ozeane mit flüssigem Wasser an der Oberfläche, und diese globale Wiederauftauchung (die weit vor 500 Millionen Jahren hätte beginnen können) fiel mit der vollständigen Verdunstung der Ozeane zusammen. Im zweiten Fall, der durch unsere neuen Ergebnisse stark gestützt wird, wären die ‚Ozeane‘ immer verdampft (also immer in Dampfform) gewesen und wären im Laufe der Venusentwicklung allmählich aus der Atmosphäre entwichen.“
Bei der Modellierung des antiken Klimas aller Gesteinsplaneten im Sonnensystem achten Wissenschaftler sorgfältig darauf, wie antike Atmosphären mit der Sonnenstrahlung interagierten. Während der fraglichen Ära – ca. Vor 3,7 Milliarden Jahren (Gya) war die Sonne 30 % lichtschwächer als heute, was es den Atmosphären auf der Erde und dem Mars ermöglichte, sich bis zu dem Punkt abzukühlen, an dem sich Ozeane auf ihrer Oberfläche bildeten.
Für ihre Studie simulierte das Team das Klima von Erde und Venus ganz am Anfang ihrer Evolution (ca. mehr als 4 Gya), als ihre Oberflächen noch geschmolzen waren. Dies bestand darin, fortschrittliche 3D-Modelle der Atmosphären zu erstellen, ähnlich denen, die von Geowissenschaftlern verwendet werden, um das aktuelle Klima und die zukünftige Entwicklung der Erde zu simulieren. Daraus untersuchte das Team, wie sich Erde und Venus im Laufe der Zeit entwickelt haben und ob sich dabei Ozeane bilden könnten.
Wolkenstruktur in der Venusatmosphäre im Jahr 2016, enthüllt durch Beobachtungen in den beiden ultravioletten Bändern von Akatsuki. Bildnachweis: Kevin M. Gill
Sie fanden heraus, dass die Temperaturen auf der Venus vor der katastrophalen Oberflächenerneuerung nicht kühl genug gewesen wären, um Wasserdampf zu kondensieren. Ein solcher Temperatursturz, so Turbet, wäre nur möglich gewesen, wenn die Oberfläche durch eine ausreichende Wolkendecke abgeschirmt wäre:
„Unsere neuen Ergebnisse zeigen, dass die Wolken eine wichtige Rolle bei der Verhinderung der Bildung früher Ozeane auf der Venus gespielt haben. In unseren Simulationen bilden sich Wolken hauptsächlich auf der Nachtseite des Planeten. Das Fehlen von Wolken auf der Tagesseite verringert die Albedo (d. h. die Absorptionsfähigkeit) des Planeten erheblich; das Vorhandensein von (Höhen-)Wolken auf der Nachtseite verstärkt den Treibhauseffekt deutlich. Die beiden Effekte zusammen führen zu einer starken Erwärmung der Atmosphäre der frühen Venus, die die Bildung von Ozeanen verhinderte.“
Diese Ergebnisse stehen im Widerspruch zu neueren Untersuchungen unter der Leitung von Jun Wang | (2014), Geophysiker an der University of Chicago und Physiker Michael Weg (2019) des NASA Goddard Institute for Space Sciences (GISS). Beide Studien zeigten, dass sich hauptsächlich auf der Tagseite der Venus Wolken bilden würden, die eine starke Abkühlung bewirken und die Temperaturen so weit stabilisieren würden, dass Wasser zu Regen kondensiert.
Das von Turbet und seinen Kollegen verwendete Klimamodell zeigte jedoch, dass sich Wolken eher auf der Nachtseite der Venus gebildet haben, wo sie die Oberfläche nicht abschirmen könnten. „Wir zeigen, dass die Änderung des Verhaltens von Wolken (die je nach betrachtetem Entwicklungsstadium der Venus variiert) – von der Tag- zur Nachtseite – dramatische Auswirkungen auf die vergangene Entwicklung der Venus hatte“, sagte Turbet.
Nach diesem Klimamodell hätte die Wolkendecke auf der Venus dazu beigetragen, hohe Oberflächentemperaturen aufrechtzuerhalten, indem sie einen Treibhauseffekt verursacht hätte, der Wärme in der dichten Atmosphäre des Planeten einschloss. Diese hohen Temperaturen verhinderten jeglichen Niederschlag und stellten so sicher, dass sich auf der Venusoberfläche niemals Ozeane bilden konnten. Turbet fasste es zusammen:
„In den letzten Jahren haben sich viele wissenschaftliche Studien darauf konzentriert, die Abfolge von Ereignissen zu verstehen, die zum Verschwinden der Ozeane auf der Venus geführt haben. Unsere Ergebnisse zeigen, dass es möglicherweise noch wichtiger ist, die frühere Entwicklung der Venus zu verstehen, um festzustellen, ob sich jemals Ozeane auf der Oberfläche der Venus gebildet haben oder nicht.“
Diese Ergebnisse stellen nicht nur die Vorstellung in Frage, dass die Venus einst Ozeane hatte, sondern auch die Annahme, dass der „Schwesterplanet“ der Erde einst Leben unterstützt haben könnte. Glücklicherweise gibt es in den nächsten zehn Jahren mehrere Missionen zur Erforschung der Atmosphäre und Oberfläche der Venus, darunter die der ESA Vorstellen , NASAs Venus-Emissionsgrad, Radiowissenschaft, InSAR, Topographie und Spektroskopie (VERITAS) und Tiefe Atmosphäre der Venus Untersuchung von Edelgasen, Chemie und Bildgebung (DAVINCI+) und das Russische Venera-D Mission.
Diese Missionen, die zwischen 2026 und Anfang der 2030er Jahre starten sollen, werden diese theoretischen Ergebnisse weiter untersuchen. Mit etwas Glück werden sie Informationen preisgeben, die diese anhaltenden Geheimnisse um die Vergangenheit der Venus dauerhaft lösen.
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