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Planetenforschung: Venusberge erzeugen Wolkenwellen

Blick auf die VenusatmosphäreLaden...

Ein Forscherteam um Arianna Piccialli vom Laboratoire Atmosphères, Millieux, Observations Spatiales (LATMOS) im französischen Guyancourt stieß in den Bildern der europäischen Raumsonde Venus Express auf atmosphärische Wellen, die durch die Topografie der festen Venusoberfläche erzeugt werden. Sie zeigen sich als Wellenzüge von mehreren 100 Kilometern Länge, wobei die einzelnen Wellenberge zwischen 3 und 21 Kilometer voneinander getrennt sind. Diese Wellenzüge treten bevorzugt in hohen nördlichen Breiten oberhalb der Hochebene Ishtar Terra und dem angrenzenden Gebirgszug der Maxwell Montes auf. Ishtar Terra hat etwa die Größe von Australien und die Maxwell Montes sind mit bis zu elf Kilometer Höhe die höchsten Erhebungen auf unserem Nachbarplaneten.

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Wellenzüge in der Venusatmosphäre | Mit der Venus Monitoring Camera an Bord der europäischen Raumsonde Venus Express entstanden diese Aufnahmen von Wellenzügen in der permanenten Wolkendecke unseres Nachbarplaneten. Im Teilbild oben links zeigt sich ein langer Wellenzug, der mehrere 100 Kilometer breit ist. Die Abstände zwischen den einzelnen Wellenkämmen betragen zwischen 7 und 17 Kilometer. Im mittleren Bild oben ist ein Wellenzug mit mittlerer Wellenlänge dargestellt, ganz rechts ist ein feinskaliges Beispiel zu sehen. Die beiden unteren Teilbilder enthalten Mischformen aus unterschiedlichen Typen von Wellenzügen, die miteinander in Wechselwirkung stehen.

Die Venus ist von einer sehr dichten, überwiegend aus Kohlendioxid bestehenden Atmosphäre umgeben. In ihr befindet sich eine im sichtbaren Licht undurchdringliche permanente Wolkendecke aus feinen Schwefelsäuretröpfchen, die niemals aufreißt. Ihre Obergrenze liegt im Mittel zwischen 62 und 70 Kilometer oberhalb der festen Oberfläche. Somit ist es sehr erstaunlich, dass topografische Strukturen Einfluss auf das Fließverhalten in der Atmosphäre in solch großen Höhen nehmen. Die Forscher um Piccialli vergleichen die dichte Venusatmosphäre mit einem Ozean aus heißem Gas, dessen Oberfläche von der permanenten Wolkendecke gebildet wird. Auch auf der Erde erzeugen von Wasser überströmte Erhebungen auf dem Meeresboden Wellen an der Oberfläche, die sich beispielsweise mit Radarsatelliten nachweisen lassen. Im sichtbaren Licht erscheint die Wolkendecke der Venus praktisch strukturlos, aber im nahen Infraroten und im Ultravioletten lassen sich konkrete Wolkengebilde erkennen, die Aufschluss über das Strömungsverhalten und die Windsysteme in der Venusatmosphäre geben. Die Aufnahmen entstanden mit der Venus Monitoring Camera (VMC).

Die Forscher um Piccialli nehmen an, dass die von ihnen beobachteten Strukturen so genannte Schwerewellen sind. Diese entstehen als Wellenstörung in einer stabil geschichteten Atmosphäre, wenn beispielsweise eine horizontale Gasschicht ruhig über ein topografisches Hindernis hinwegstreicht. Sie zeigen sich als regelmäßige Wolkenstrukturen oder quasiperiodische Störungen eines atmosphärischen Temperaturprofils. Zwei klassische Beispiele sind die häufig im Hochgebirge sichtbaren Lee-Wolken im Windschatten von Bergen und stehende Wasserwellen in einem Fluss hinter einem Felsblock im Flussbett. Diese durch Strömungen verursachte Schwerewellen haben im Übrigen nichts mit Gravitationswellen zu tun, die manchmal ebenso genannt werden.

Die geografische Verteilung von Wellenzügen in der VenusatmosphäreLaden...
Die geografische Verteilung von Wellenzügen in der Venusatmosphäre | Die auf der Nordhalbkugel der Venus beobachteten Wellenzüge in der permanenten Wolkendecke häufen sich über dem Hochland von Ishtar Terra und dem Gebrirgszug der Maxwell Montes. Sie werden offenbar von Strömungen erzeugt, die über die topografischen Hindernisse hinwegstreichen. In flachen Regionen treten Wellenzüge nur vereinzelt auf.

Bei der systematischen Durchmusterung der VMC-Aufnahmen nach Schwerewellen fiel den Forschern um Piccialli auf, dass sie auf der Nordhalbkugel stark gehäuft im Bereich von Ishtar Terra und den Maxwell Montes auftreten, während sie sich sonst eher rar machen. Die Schwerewellen finden sich hauptsächlich zwischen 60 bis 80 Grad nördlicher Breite und Längen von 250 bis 330 Grad Ost. Die Südhalbkugel kann wegen der stark elliptischen Bahn von Venus Express nicht mit der für die Suche nach Schwerewellen notwendigen Auflösung untersucht werden. Allerdings fehlen hier mit Ishtar Terra vergleichbare topografische Hindernisse. Piccialli und ihre Koautoren betonen, dass die Untersuchungen noch ganz am Anfang sind und noch weiterer Arbeit unter Hinzuziehung weiterer Datenquellen bedürfen. Sie möchten unter anderem eindeutig klären, wie die Schwerewellen oberhalb der Hochlandregionen im Detail entstehen.

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