Pressenotiz 17 - 04. Dezember 2008

In einem neuen Licht betrachtet

Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung entdecken die Vorgänge, die die Gestalt der Venuswolken bestimmen.

Die Wolkendecke aus ätzender Schwefelsäure, die die Venus umhüllt, gibt Forschern seit Jahrzehnten Rätsel auf. Denn bisher war unklar, welche Vorgänge in der Atmosphäre unseres Nachbarplaneten für die Gestalt der Wolken verantwortlich sind. Selbst die Höhe der Wolken über der Planetenoberfläche war unbekannt. Wissenschaftlern vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) ist es nun zusammen mit einem internationalen Forscherteam gelungen, diese Vorgänge in der Atmosphäre des Planeten zu verstehen, die für die Anwesenheit und die Morphologie der Wolken verantwortlich sind. Mit Hilfe der Instrumente an Bord des Orbiters von ESA's Venus Express konnte dargestellt werden, dass die Temperaturbedingungen und -schwankungen eine entscheidende Rolle spielen.

Die Venus ist von einer dichten Atmosphäre umgeben. Doch anders als auf der Erde setzt sich diese hauptsächlich aus lebensfeindlichen Gasen wie etwa Kohlendioxid und verschiedenen Schwefelverbindungen zusammen. Die Wolken etwa bestehen zum größten Teil aus feinen Tröpfchen ätzender Schwefelsäure. Zudem enthalten sie Schwebeteilchen, die Wissenschaftler bisher noch nicht identifizieren konnten.

Diese unbekannten Teilchen spielen eine wichtige Rolle dabei, die Wolken der Venus sichtbar zu machen. Da das Material ultraviolettes (UV) Licht absorbiert, zeigen Aufnahmen in diesem Wellenlängenbereich das Muster der Wolken. Wo die Aufnahme dunkel ist, weist die Wolkendecke eine hohe Konzentration der Schwebeteilchen auf. Die helleren Bereiche entsprechen einem niedrigen Vorkommen der Teilchen. Doch selbst das präziseste UV-Bild kann nicht die physikalischen Vorgänge erklären, die die Wolken beeinflussen.

 

Abbildung 1: Ein UV-Bild der Wolkendecke der Venus aufgenommen mit der Weltraumkamera VMC aus einer Entfernung von 30000 Kilometern. Die unbekannten Schwebeteilchen in der Atmosphäre erzeugen ein Muster aus hellen und dunklen Bereichen. Während die Wolken in den Tropen zerrissen und löchrig sind, bilden sie in mittleren Breiten eine dichte Decke.

(Bild: ESA/MPS/DLR/IDA)

 

"Frühere Missionen zur Venus konnten nur bestimmte Teile des Lichtes, das die Venus zurück ins All reflektiert, betrachten", erklärt Dr. Dmitry Titov vom MPS. So konnten Wissenschaftler etwa aus dem ultravioletten Licht die Verteilung der Wolken und aus der Infrarot-Strahlung die Lufttemperatur bestimmen. Doch da die Datensätze immer von verschiedenen Missionen stammten, ließen sich beide Eigenschaften nur schlecht zueinander in Beziehung setzen.

Mit seiner UV-Kamera VMC und dem Infrarot-Spektrometer VIRTIS bietet Venus Express zum ersten Mal die Möglichkeit, diese verschiedenen Wellenlängen des Lichtes gleichzeitig zu erfassen. Den Wissenschaftlern vom MPS ist es deshalb in ihrer neuen Studie gelungen, Temperatur und Wolkenformationen gleichzeitig aufzunehmen.

Die Daten zeigen, dass über den Tropen der Venus die Lufttemperatur stark mit der Höhe abnimmt. So entstehen turbulente Aufwinde, die die Wolken zerreißen und die unbekannten Schwebeteilchen nach oben wirbeln. In den mittleren Breiten sieht das völlig anders aus: Der Temperaturverlauf ist dort umgekehrt. Dies erzeugt in diesen Breiten einen riesigen Kranz aus kalter Luft, der den Planeten umkreist. Luft und Schwebeteilchen können deshalb nicht in der Atmosphäre aufsteigen, so dass UV-Aufnahmen einen hellen, kontrastlosen Nebel zeigen.

 

Abbildung 2: Ein Bild der Venus aufgenommen mit ultraviolettem und infrarotem Licht. Die linke, untere Hälfte zeigt die Temperaturverteilung in der Wolkendecke. Dunkle Bereiche entsprechen niedrigen Temperaturen. Die rechte, obere Hälfte zeigt die gleichzeitige Verteilung der Wolken in einer UV-Aufnahme.

(Bild: ESA/VMC/VIRTIS)

 

Aus den neuen Daten lässt sich zudem die genaue Höhe der Wolken über der Südhalbkugel ablesen. Trotz der unterschiedlichen Bedingungen befinden sie sich sowohl in der Nähe des Äquators als auch bei mittleren Breiten 72 Kilometer über der Oberfläche. Erst zum Südpol hin nimmt dieser Wert auf etwa 64 Kilometer ab. Hier bilden die Wolken einen gewaltigen Wirbel. "Nur wenn wir die Höhe der Wolken kennen, können wir aus unseren Aufnahmen der Wolkendecke die Windgeschwindigkeiten auf der Venus rekonstruieren", erklärt Titov. Die neue Untersuchung liefert somit die Vorraussetzungen dafür, das Wetter auf der Venus besser als bisher zu verfolgen.

Die Raumsonde Venus Express ist am 9. November 2005 zur Venus gestartet. Seit fast drei Jahren umkreist sie den Planeten. Die Weltraumkamera VMC, die sich an Bord befindet, nimmt seitdem Bilder der Wolken auf. Sie wurde von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung im niedersächsischen Katlenburg-Lindau, des Instituts für Planetenforschung des DLR und des Instituts für Datentechnik und Kommunikationsnetze der TU Braunschweig entwickelt und gebaut.

Weitere Informationen

Venus-Express am MPS

Originalveröffentlichung

D. V. Titov, F.W. Taylor, H. Svedhem, N.I. Ignatiev, W.J. Markiewicz, G. Piccioni, and P. Drossart
Atmospheric structure and dynamics as the cause of ultraviolet markings in the clouds of Venus
Nature, 04. Dezember 2008

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