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Venusforschung: Wie viel Stickstoff befindet sich um Venus?

Die Atmosphäre der Venus ist so dicht, dass sie sich schon fast wie eine Flüssigkeit verhält. Nahe ihrer Oberfläche tut sich deshalb Seltsames, meinen nun zwei Forscher. Dies hätte Folgen für den Stickstoffgehalt in ihrer Gashülle.
Venus im Infraroten (Aufnahmen der japanischen Sonde Akatsuki)Laden...

Die Venus ist unser nächstgelegener Planet im Sonnensystem, und in ihrer Größe und Masse gleicht sie unserer Erde. Doch sehr tief reicht unser Wissen über den Nachbarplaneten nicht – unter anderem auf Grund seiner extrem dichten und heißen Atmosphäre. Die Wissenschaftler Sebastien Lebonnois von der Sorbonne in Paris und Gerald Schubert von der University of California in Los Angeles bringen nun eine neue Vermutung über die Zusammensetzung der Venusgashülle ins Spiel: Deren Zusammensetzung soll sich nahe der Oberfläche des Planeten bedeutend verändern, wodurch sie weniger Stickstoff enthalten würde als bisher angenommen. Wenn die Berechnungen der Forscher stimmen, könnte dies auch Konsequenzen für andere Planeten im Sonnensystem haben.

Detailliertes 1:1-Modell der Raumsonde VeGa-2Laden...
Modell der Raumsonde VeGa-2 | Die baugleichen Raumsonden VeGa-1 und -2 erkundeten unseren inneren Nachbarplaneten Venus im Vorbeiflug im Juni 1985. Dabei setzten sie jeweils eine Landekapsel ab, die sich in der braunen Kugel oben befand.

Die Venusatmosphäre besteht zum größten Teil aus Kohlendioxid (CO2), was einen starken Treibhauseffekt und Temperaturen um 460 Grad Celsius an der Oberfläche hervorruft. Da die Gashülle außerdem sehr dicht ist, wirkt am Boden der 92-fache Druck der Erdatmosphäre. Somit verhalten sich die tieferen Atmosphärenschichten schon fast wie eine Flüssigkeit. Diese unwirtlichen Bedingungen stehen genaueren Erforschungen, zum Beispiel mit Rovern, im Weg, und nur wenige Sonden drangen in der Vergangenheit bis zum Venusboden vor.

Eine von ihnen war das Landemodul des sowjetischen Satelliten VeGa-2, das bei seinem Abstieg durch die Venusatmosphäre im Jahr 1985 unter anderem die Temperatur der Gashülle aufzeichnete. Diese Daten nahmen die Wissenschaftler nun unter die Lupe und machten eine interessante Entdeckung: Ihren Berechnungen zufolge müsste der Anteil von molekularem Stickstoff (N2) in der Atmosphäre ab einer Höhe von sieben Kilometern plötzlich absinken – von rund 3,5 Prozent oberhalb der Grenzschicht auf fast null Prozent direkt über dem Boden. Der Anteil von Kohlendioxid nähme dann in derselben Region von rund 96,5 Prozent auf nahezu 100 Prozent zu. In der Vergangenheit hatten Forscher dagegen angenommen, die Gashülle sei überall relativ gleichmäßig zusammengesetzt.

Die Venus-Atmosphäre im Ultravioletten (Aufnahme der Raumsonde Akatsuki)Laden...
Die Venus-Atmosphäre im Ultravioletten | Im Ultravioletten lassen sich Details in der permanenten Wolkendecke der dichten Venusatmosphäre beobachten, die im sichtbaren Licht ohne jegliche Struktur erscheint. Die überwiegend aus Kohlendioxid bestehende Gashülle unserer inneren Nachbarwelt ist so dicht, dass sie sich in ihren untersten Bereichen schon fast wie eine Flüssigkeit verhält.

Fraglich ist noch, was genau diese Veränderung der Gasanteile in Bodennähe bewirken könnte. Ähnliches beobachteten Wissenschaftler bereits auf der Erde in einem Experiment, in dem gleiche Anteile von Stickstoff und Kohlendioxid in einem kleinen Tank bei hohen Drücken und Zimmertemperatur eingeschlossen wurden: Mit der Zeit trennten sich die Gase immer weiter auf, bis Stickstoff mehr als 70 Prozent des Gasgemisches am Kopfende ausmachte, während Kohlendioxid einen Anteil von nahezu 90 Prozent am Fußende des Behälters erreichte. Die genauen Gründe für die Auftrennung der Gase sind zwar noch unklar, die extremen Bedingungen, also die hohen Drücke, scheinen aber eine wichtige Rolle zu spielen.

Stimmt die Vermutung der Forscher, so fällt der Anteil von Stickstoff an der gesamten Venusatmosphäre um insgesamt 15 Prozent niedriger aus als ursprünglich vermutet. Und auch bei anderen Planeten im Sonnensystem könnten sich ähnliche Effekte finden – vor allem bei den großen Gasplaneten wie Jupiter und Saturn, deren Atmosphären ebenfalls extrem hohe Drücke aufweisen.

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