Okt 25 2005

Leben in der Atmosphäre der Venus?

Anlässlich des bevorstehenden Starts der europäischen Venus Sonde „Venus Express“: Könnte es Leben in der Atmosphäre unseres höllischen Nachbarplaneten geben? Was hat dazu geführt, dass der einstige Erdzwilling Venus sich so ganz anders entwickelt hat als die Erde?

 Die Venus zieht vor der Sonnenscheibe vorbei

Die Venus zieht vor der Sonnenscheibe vorbei

Würde unser Sonnensystem von einer raumfahrenden ausserirdischen Spezies besucht, würden sie schnell erkennen, dass drei der Planeten in der dauernd bewohnbaren Zone liegen: wir nennen diese Planeten Venus, Erde und Mars. Zwei dieser Planeten, würden die ausserirdischen Besucher weiter feststellen, ähneln sich sehr stark: sie haben etwa die gleiche Masse und den gleichen Durchmesser. Beide haben eine vergleichsweise dichte Atmosphäre mit einem aktiven Wettergeschehen. Auf beiden gibt es Hinweise auf vulkanische Aktivität bis in die Gegenwart. Man würde vermuten, dass Erde und Venus sich auch sonst sehr ähnlich sind…

Die höllische Schwester

Tatsächlich enden die Ähnlichkeiten damit bereits. Die Venus ist heute eine wahre Hölle: auf ihrer Oberfläche herrschen Temperaturen von 480 Grad Celsius – auf dem ganzen Planeten, von Pol zu Pol. Die Venus ist damit der heisseste Planet im Sonnensystem, noch heisser als Merkur, der mehr als doppelt soviel Strahlung von der Sonne abbekommt. Der Grund für diese Hitze ist die superdichte Treibhausatmosphäre, die zu 95% aus dem Treibhausgas Kohlendioxid besteht. An der Oberseite ihrer Atmosphäre ist die Venus -40 ° Celsius kalt – ihre Wolken, die den ganzen Planeten umspannen, werfen so viel Sonnenlicht ins All zurück, dass die Venus eiseskalt wäre – wäre da nicht der Treibhauseffekt. An der Oberfläche beträgt der Atmosphärendruck rund 90 bar (bei einer rund 55fachen Dichte, verglichen mit der irdischen) – soviel wie in 900 m Tiefe der Ozeane der Erde herrscht. Auch die Erde hatte einst eine solch dichte Atmosphäre – doch im Verlauf der ersten Jahrmilliarden ihrer Geschichte wurden dieses Kohlendioxid als Karbonat in Gesteine eingebaut. Auf der Venus ist das nur schon deshalb nicht möglich, weil es an der Oberfläche keinen Tropfen Wasser gibt. Dazu kommt, dass die Venus bedeutende Mengen von Schwefel in Form von Schwefelsäure in der Atmosphäre konzentriert hat. Ein Mensch, der es wagen würde, einen unbedarften Spaziergang auf der Venus zu unternehmen, würde also zuerst erdrückt, verbrannt und erstickt (die Atmosphäre enthält nur Spuren von Sauerstoff), bevor er von Säuren aufgelöst würde – keine gemütliche Umgebung also. Hier würde man, so sollte man meinen, wohl zuletzt nach Leben suchen.

 Die Venus im sichtbaren Licht

Die Venus im sichtbaren Licht

Nicht in der Nähe der Oberfläche, sondern in der Hochatmosphäre der Venus, könnte die Suche nach Leben erfolgreich sein. (Dieser Umstand wurde schon in einem anderen Artikel auf Final-Frontier.ch kurz angeschnitten: Leben im Universum Die Troposphäre der Venus, also die Atmosphärenschicht, in der sich das Wetter abspielt, ist viel grösser als bei der Erde – sie reicht bis auf eine Höhe von 65 km (Erde: zwischen 8 und 14 km). Darüber folgt direkt die Mesosphäre – eine Stratosphäre mit horizontalen, globalen Winden („Jetstreams“) existiert bei der Venus nicht. Die gesamte Atmosphäre rotiert aber mit rund 100 km/h (Oberseite der Wolken – an der Oberfläche beträgt die Windgeschwindigkeit nur gerade 1 m/s) um den Planeten und braucht deshalb etwa 4 Tage, um ihn zu „umrunden“. An der Oberseite der Wolken herrschen vergleichsweise angenehme Bedingungen: Ein Druck wie an der Erdoberfläche (1 bar), angenehme Temperaturen (rund 25 °C). Ausserdem steht mit der Sonne eine äusserst ergiebige Energiequelle zur Verfügung. In diesem Bereich wurde beobachtet, dass „irgend etwas“ stellenweise Ultraviolettstrahlung zu absorbieren scheint – sie wird dann nicht mehr in den Weltraum abgestrahlt, was man beobachten kann. Weiter gibt es einige seltsame Verteilungen von Schwefelisotopen (Isotope sind verschieden schwere „Sorten“ eines chemischen Elements. Ihre Verteilung bzw. die Verhältnisse der verschiedenen „Sorten“ in einem Stoff kann Informationen über Entstehungsbedingungen geben). In der Atmosphäre der Venus gibt es also einen Prozess, der heute stattfindet und den wir nicht verstehen. Könnte es Leben sein?

 Die Venus, wie sie ohne Wolken aussehen würde

Die Venus, wie sie ohne Wolken aussehen würde

Auf der Erde besetzen Bakterien die ungewöhnlichsten Orte: Es gibt sie in der totalen Finsternis der Tiefsee, unter Kilometern von Gestein, in supersalzigen Seen, in vulkanischen Quellen und Geysiren, in Eis… Diese „extremophilen“ (= das Extreme liebende) Bakterien sind weit verbreitet und haben sich an eine Vielzahl von unterschiedlichen ökologischen Nischen spezialisiert. Auch in der Atmosphäre der Erde gibt es Bakterien, doch verglichen mit der gewaltigen Atmosphäre der Venus, ist die Erdatmosphäre der extreme Ort: Wolken, Zirkulationen, Druckverhältnisse ändern sich in der Erdatmosphäre stark – auf der Vensu herrschen vergleichsweise ruhige Bedingungen. Wenn wir also irdische Bakterien in die Hochatmosphäre der Venus bringen könnten, würden sie sich dort vermutlich wohl fühlen – alles was sie tun müssten, wäre ein evolutionäre Anpassung an die härtere UV-Strahlung: die Sonne ist näher und kein Magnetfeld und keine Ozonschicht schützt den Planeten vor der intensiven UV-Strahlung. Könnte es also nicht möglich sein, dass es „eingeborenes“ Leben auf der Venus gibt?

Wann verlor die Venus ihre Ozeane?

Um diese Frage zu beantworten, müssten wir uns nach der Vergangenheit der Venus erkundigen. Es gibt keinen Grund anzunehmen, dass die Venus schon immer so wasserlos war wie heute. Die Venus hatte in ihrer Frühzeit mit ziemlicher Sicherheit Wasser – und vermutlich auch Ozeane. In diesen Ozeanen hätte, wie auf der Erde, Leben entstehen können. Vermutlich gab es auch Plattentektonik, wie es sie auf der Erde gibt. Erste Kontinente begannen sich zu formen. Doch dann verdampften die Ozeane der Venus langsam unter der zunehmenden Sonnenstrahlung – im „Wasserdampftreibhaus“ (Wasserdampf ist ein sehr effektives Treibhausgas), das entstand, hatten sie keine Chance, länger zu bestehen. In der Atmosphäre spaltete das intensive Sonnenlicht die Wasserdampfmoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff auf, der Wasserstoff entwich unwiederbringlich ins All – Sauerstoff blieb zurück und verband sich vermutlich mit den Gesteinen der Oberfläche und verlieh ihnen ihre typische rote Farbe (auch die Venus wäre, würde man durch ihre Wolken blicken, ein roter Planet – wie Mars). Eine Zeit lang hatte die Venus zumindest einige Prozent Sauerstoff in der Atmosphäre. Nachdem alles Wasser verdampft war, kam die Plattentektonik ins Stocken – ohne Wasser funktioniert sie nicht. Die Plattentektonik auf der Erde dient dem Abbau der Wärme, die aus dem Erdinneren aufsteigt – ohne diesen Prozess erhitzte sich die Venus innerlich immer stärker, bis dann vor etwa 600 Millionen Jahren die ganze Wärme in kürzester Zeit (einigen Millionen Jahren, vermutlich) abgebaut wurde – deshalb gibt es auf der Venus nur vergleichsweise wenige Krater und praktisch keine grossen Einschlagsbecken, wie sie auf Mond und Mars in der Frühzeit des Sonnensystems entstanden.

 Die Oberfläche der Venus von der Raumsonde Venera aus gesehen

Die Oberfläche der Venus von der Raumsonde Venera aus gesehen

Die Frage ist nun: wie lange hatte die Venus ihre Ozeane? Das Hauptproblem bei den Modellen, die entworfen wurden, um diese Frage zu beantworten, ist, dass der Einfluss der Venus-Wolken, die Sonnenlicht zurück ins All werfen und die Venus damit kühlen, nur schlecht einberechnet werden kann. Die Unsicherheiten sind damit gross: so könnte die Venus tatsächlich bis vor 600 Millionen Jahren Ozeane besessen haben. Das Leben hätte auf der Venus gleich viel Zeit gehabt, sich zu entwickeln – etwa zum gleichen Zeitpunkt, an dem die Erde ihre ersten höheren Lebensformen hervor brachte, endete das Leben auf der Venusoberfläche – das einzige Habitat, das ihm noch geblieben ist, ist die Hochatmosphäre. Tatsächlich könnten die Erde und die Venus über Meteoriteneinschläge Lebensformen (Bakterien) ausgetauscht haben. Dieser Prozess war womöglich wichtiger als der Austausch von Leben zwischen Erde und Mars, zumal Erde und Venus weniger weit voneinander entfernt sind als Erde und Mars.

Seltsame Rotation, Vulkane und Riesenmeteoriteneinschläge

Dann ist da noch die ungelöste Frage der seltsamen Rotation der Venus. Man vermutet, dass die Venus in ihrer Frühzeit von einem grossen Planetoiden getroffen wurde, der ihre Rotationsrichtung umkehrte und gleichzeitig verlangsamte – heute dauert ein Venustag länger als ein Venusjahr. Es ist sehr wahrscheinlich, dass dieser Supereinschlag in der Frühzeit des Sonnensystems geschah – etwa zur gleichen Zeit, als ein marsgrosser Planet auf die Erde prallte und dabei den Mond bildete. Dies würde bedeuten, dass die Venus schon von Anfang an eine langsame Rotation hatte, und sich damit schneller aufgeheizt hätte, als bei einer langsamen Rotation – damit wären die Ozeane vergleichsweise schnell verdampft. Die Erneuerung der Oberfläche, die sich vor 600 Millionen Jahren ereignete, könnte nur die letzte einer ganzen Serie von solchen Erneuerungen gewesen sein, die sich seit dem frühen Verlust der Meere ereigneten. In diesem Fall wäre die Venus über eine sehr lange Zeit in ihrem heutigen „höllischen“ Zustand verblieben, und die Chancen auf Leben wären recht gering, hätte es doch in den ersten Millionen Jahren, als es noch einen Ozean gab, entstehen müssen. Doch bei diesem Modell gibt es einige Unstimmigkeiten: so hat die Venus einerseits eine grosse Menge Stickstoff in der Atmosphäre (rund vier mal mehr als die Erde) – wie bei der Erde vermutet man eine Herkunft aus vulkanischen Gasen. Dies würde darauf hindeuten, dass die Venus sehr lange vulkanisch aktiv war – aktiver als die Erde. Doch dann gibt es einen nur sehr geringen Anteil an Argon in der Atmosphäre – Argon entsteht zum Teil durch den Zerfall von radioaktivem Kalium im Innern der Planeten – um einen geringen Anteil an Argon zu erklären, müsste man einen verminderten Vulkanismus annehmen.

Irgend etwas stimmt also nicht an diesem Modell – Fand der Impakt viel später statt? Vielleicht erst vor diesen 600 Millionen Jahren? Ein solcher später Impakt hätte bestimmt Meteoriten ins ganze Sonnensystem verteilt. Möglicherweise würden sich in diesem Fall noch grosse Mengen von Meteoriten aus dem Impakt auf den Oberflächen von Merkur und Mond finden, wo sie unbeschädigt die Zeiten überdauert hätten. Die NASA Astronauten, die 2018 zum Mond zurück kehren sollen, sollten sich besser gut umsehen – in einem der Steine um sie herum könnten sich die fossilisierten Verwandten der schwebenden Venusbakterien verstecken…

Links (englisch)

Space.com Artikel

Wie die Venus ihre Ozeane verlor

Leben auf der Venus?

Das seltsam grüne Leuchten der Venus

2 Comments

  • By Marianne Ludin, 10. November 2007 @ 12:43

    Idee zur Frage, warum Venus sich so langsam um die eigene Achse dreht, nur einmal in 243 Erdtagen.

    Ich denke, dass die Venus mit einem rohen Ei vergleichbar ist. Wenn man ungekochten Eiern Drall verleiht, drehen sie kaum, da ihr Inneres zähflüssig ist – im Gegensatz zu gekochten Eiern, deren Inhalt fest ist. Bei der Venus muss das irgendwie ähnlich sein.

    Marianne Ludin
    Kleinfeldstr. 22
    CH-2563 Ipsach

  • By Gregor, 18. Dezember 2007 @ 13:45

    Das ist eine Interessante Idee. Allerdings bekommen die Planeten (soweit ich das weiß) ihre Drehung während der Entstehung. Dabei rotieren die verschiedenen Teile aus Gas, Staub und kleineren Asteroiden um einen gemeinsamen Mittelpunkt der die vermeindlich Größte Masse beinhaltet oder den Mittelpunkt der Massen darstellt.

    Fällt nun die Materie auf diesen Mittelpunkt zusammen beschleunigt sie sich. Somit bleibt der gesammte Körper in einer relativ schnellen Rotation. Dies gilt auch dann noch wenn der Kern recht flüssig oder zäh ist.

    Um so einen Körper nun abzubremsen bedarf es sehr mächtigen Energien. Beispielsweise bremst unser Mond die Erde durch seine eigene Gravitationskraft. Allerdings nur sehr langsam obwohl er doch so masiv ist.

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