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Sonnensystem: Warum entwickelte sich Venus so verschieden von der Erde?

Planetare Entwicklung in Abhängigkeit von der Sonnenentfernung

Venus und Erde sind von ihrer Größe, Masse und chemischer Zusammensetzung her Zwillinge, aber ihre Oberflächen und Atmosphären präsentieren sich völlig unterschiedlich. Möglicherweise gehen diese Unterschiede auf den geringeren Abstand der Venus zur Sonne zurück, der in der Frühzeit des Sonnensystems dafür sorgte, dass der Planet rasch austrocknete und sein Wasser an den umgebenden Weltraum verlor. Dies ist das Fazit einer Arbeit eines japanischen Forscherteams um Keiko Hamano von der University of Tokyo.

Sie simulierten die Frühzeit von Venus und Erde kurz nach ihrer Entstehung, als beide Planeten von einem glühenden Magmaozean umgeben waren. Die Astronomen berücksichtigten dabei die Einstrahlung der Sonne und ihren Einfluss auf die Oberflächentemperaturen der beiden Himmelskörper. Dabei stellten sie fest, dass es eine kritische Grenze für die solare Einstrahlung gibt. Venus erhält etwa die zweifache Strahlungsmenge wie die Erde. Dementsprechend ist ihre Oberflächentemperatur höher, was Einfluss auf die Erstarrung der Oberfläche eines globalen Magmaozeans nimmt.

Hamano und ihre Koautoren definieren Venus als einen Planeten von Typ II, dessen Magmaozean eine lange Zeit benötigte, um zu erstarren und sich mit einer festen Kruste zu überziehen. Die Forscher schätzen, das Venus noch rund 100 Millionen Jahre nach ihrer Entstehung eine flüssige Oberfläche aus geschmolzenen Gesteinen aufwies. Diese verhinderte, dass der in der Atmosphäre enthaltene Wasserdampf kondensieren und als Regen auf der Oberfläche niedergehen konnte. In dieser langen Zeitspanne kann aber der Wasserdampf durch hydrodynamische Prozesse in den Weltraum entweichen und so nach und nach den Planeten austrocknen. Schließlich bleibt eine Gashülle zurück, die überwiegend aus Kohlendioxid mit etwas Stickstoff besteht.

Die Erde ist dagegen ein Planet des Typs I. Ihr Magmaozean erstarrt nach nur wenigen Millionen Jahren, so dass ihre Oberfläche und ihre Atmosphäre rasch genug auskühlen. So kann der vorhandene Wasserdampf kondensieren und als Regen auf der Oberfläche niedergehen, wo er dann die ersten Urozeane bildet. Die Entstehung der Wasserozeane beinflusste dann die weitere Entwicklung der Erde und sorgte letzlich dafür, dass sich Leben auf dem Blauen Planeten entwickeln konnte.

Die Schlussfolgerungen von Hamano und ihren Koautoren sind aber nicht nur für die Entwicklung von Venus und Erde von Interesse, sondern auch für die Exoplanetenforschung. Mittlerweile sind rund 890 Exoplaneten bekannt, von denen viele als Gesteinsplaneten eingestuft werden. Durch Berücksichtigung ihrer Abstände zu den jeweiligen Zentralgestirnen lässt sich nun abschätzen, ob ihre Oberflächen von flüssigem Wasser bedeckt sein könnten, oder ob es sich um ausgetrocknete Wüstenwelten ähnlich Venus handelt.

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