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Planetenforschung: Hinweis auf aktiven Vulkanismus auf Venus entdeckt?

Die Tag-Nacht-Grenze der VenusLaden...

Plot der Schwefeldioxidgehalte in der VenusatmosphäreLaden...
Der Schwefeldioxidgehalt der Venusatmosphäre | In diesem Diagramm ist das Ansteigen und Absinken des Gehalts von Schwefeldioxid in den höheren Atmosphärenschichten der Venus dargestellt. Links ist der Anteil pro Milliarde der Volumeneinheit (parts per billion volume, ppbv) in einer Höhe von 70 Kilometern über der Venusoberfläche abgetragen, unten der Zeitablauf. Die Messdaten von 1978 bis 1992 stammen von der US-Raumsonde Pioneer Venus Orbiter (PVO), die Daten ab 2006 von der europäischen Raumsonde Venus Express. Zwischen 1992 und 2006 befand sich keine Raumsonde im Umlauf um Venus. Sowohl bei PVO als auch bei Venus Express wurde zu Anfang der jeweiligen Mission ein Anstieg der Gehalte an Schwefeldioxid beobachtet, die darauffolgend rasch sanken. Diese Schwankungen lassen sich entweder als Beleg für aktiven Vulkanismus interpretieren, oder als Resultat von Änderungen in der Zirkulation der Venusatmosphäre, die sich im Zeitraum von Jahrzehnten abspielen.
Nach wie vor fragen sich die Planetenforscher, ob die fast erdgroße Venus aktiven Vulkanismus aufweist. Bislang wurde noch kein Ausbruch eines Venusvulkans direkt beobachtet, obwohl die Oberfläche von mehr als 1000 vulkanischen Strukturen bedeckt ist. Indirekte Hinweise gibt der Gehalt des Spurengases Schwefeldioxid (SO2) in der dichten Atmosphäre, der starken Schwankungen unterworfen ist. Schwefeldioxid wird auf der Erde in Vulkanausbrüchen freigesetzt, was auch für die Venus angenommen wird.

Eine Forschergruppe um Emmanuel Marcq an der Université de Versailles-Saint-Quentin in Frankreich wertete nun Messdaten der europäischen Raumsonde Venus Express aus, die seit April 2006 unseren inneren Nachbarplaneten von einer Umlaufbahn aus erkundet. Sie benutzten dazu Daten des Ultraviolett-Spektrometers SPICAV aus den Jahren 2006 bis 2012. Die Forscher stellten fest, dass der Gehalt an Schwefeldioxid oberhalb der permanenten Wolkendecke der Venus bis zum Jahr 2007 zunächst deutlich anstieg und seitdem um mehr als einen Faktor 5 gefallen ist. Ähnliches wurde schon mehr als 20 Jahre zuvor mit den Instrumenten der US-Raumsonde Pioneer Venus Orbiter beobachtet, die unseren Nachbarplaneten von 1978 bis 1992 erkundete. Schwefeldioxid ist oberhalb der permanenten Wolkendecke der Venus sehr kurzlebig, da es von der starken ultravioletten Strahlung der Sonne rasch zerstört wird. Die freigesetzten Molekülbruchstücke reagieren in der Wolkendecke mit den dort vorhandenen geringen Mengen an Wasserdampf zu Schwefelsäure. Letztere liegt in feinen Tröpfchen vor und bildet den Hauptteil der Wolken in der Venusatmosphäre.

Um die variablen Gehalte von Schwefeldioxid zu erklären, diskutieren die Forscher um Emmanuel Marcq zwei Ansätze: Phasen aktiven Vulkanismus oder langfristige Änderungen im Zirkulationsverhalten der dichten Atmosphäre. Tatsächlich wäre es denkbar, dass ein heftiger Vulkanausbruch große Mengen heißer Gase fördert, die durch ihren Auftrieb nach oben steigen. Ein direkter Transport in hohe Atmosphärenschichten durch eine vulkanische Explosion ist jedoch eher unwahrscheinlich, da die untere Venusatmosphäre am Boden einen Druck von 90 Bar aufweist und somit sehr dicht ist.

Die ESA-Raumsonde Venus ExpressLaden...
Die ESA-Raumsonde Venus Express
Allerdings stellte das Forscherteam fest, dass der Anstieg des Schwefeldioxidgehalts nicht schlagartig erfolgte, sondern über rund ein Jahr hinweg. Somit wäre eher eine längeranhaltende vulkanische Tätigkeit mit mehreren Eruptionen denkbar, die das Gas in die Atmosphäre einbrachten. Jedoch wurde in diesem Zeitraum von den anderen Instrumenten an Bord von Venus Express, die im Infraroten durch die dichte Wolkendecke auf die feste Oberfläche hindurchblicken können, keine besonders heißen Flecken entdeckt, die auf flüssige Lava von Ausbrüchen zurückzuführen gewesen wären. Jedoch könnte die zeitliche und räumliche Abdeckung der Beobachtungen in diesem Zeitraum zu schlecht gewesen sein, um eng begrenzte heiße Regionen auf der Venusoberfläche aufzuspüren.

Das Forscherteam neigt eher zur zweiten Annahme, dass die variablen Gehalte von Schwefeldioxid auf Änderungen des globalen Zirkulationsverhaltens der Gashülle zurückgehen, die in Zeiträumen von Jahrzehnten ablaufen. Tatsächlich liefern Simulationen Hinweise darauf, dass es zu längerfristigen Veränderungen kommen kann, obwohl unser Nachbarplanet keine Jahreszeiten durchläuft, da seine Achsenneigung sehr gering ist. Dabei können Gase aus tieferen Schichten der Venusatmosphäre, in denen Schwefeldioxid in größerer Menge vorhanden ist, auf Höhen oberhalb der permanenten Wolkendecke aufsteigen und dort für zeitlich variable Gehalte sorgen.

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