Wenn man heute die Venus betrachtet, scheint sie kein sehr einladender Ort zu sein. Mit Oberflächentemperaturen, die heißer sind als in einem Ofen, einem atmosphärischen Druck, der dem von 3.000 Fuß Tiefe im Ozean entspricht, und nirgendwo, wo wir jemals flüssiges Wasser gesehen haben, scheint es das Gegenteil einer angenehmen Umgebung zu sein, in der Leben entstehen könnte.
Doch im letzten Jahrzehnt begannen sich Wissenschaftler zu fragen, ob dieser „Höllenplanet“ einmal bewohnbar gewesen sein könnte. Vor Milliarden von Jahren hätte die Venus ein kühlerer, feuchterer Ort sein können, mit Ozeanen, die unseren hier auf der Erde nicht unähnlich waren.
Es ist sogar möglich, dass die Venus vor langer Zeit bewohnbar war – doch irgendwann ging etwas völlig schief.
Um herauszufinden, was nötig wäre, damit unser anderer Nachbarplanet bewohnbar wäre und warum er es nicht mehr ist, haben wir mit zwei Venus-Experten darüber gesprochen, was wir über die Geschichte der Venus wissen – und was wir noch nicht wissen, aber vielleicht bald erfahren .
Eine Geschichte von zwei Planeten
So unterschiedlich die beiden Planeten heute auch sind, so ähnlich waren sich Venus und Erde einst. Die beiden Planeten sind von ähnlicher Größe und entstanden im frühesten Stadium des Sonnensystems aus ähnlichen Materialien. Außerdem liegen sie beide innerhalb einer Grenze im Sonnensystem, die als Schneegrenze bezeichnet wird. Dies ist der Punkt, an dem Wasser Eiskörner bildet.
Es gibt einige Unterschiede – Venus ist näher an der Sonne und erhält daher mehr Wärme, sie ist weniger dicht als die Erde und rotiert langsamer – aber insgesamt könnten die beiden Planeten in ihren frühen Jahren einen sehr ähnlichen Weg eingeschlagen haben.
Es ist also möglich, wenn auch umstritten, dass die Venus in ihrer fernen Vergangenheit Wasserozeane gehabt haben könnte. Eine Studie von Planetenforschern der NASA aus dem Jahr 2016 simulierte beispielsweise historische Klimabedingungen auf der Venus und kam zu dem Ergebnis, dass der Planet bei Vorhandensein von Ozeanen etwa drei Milliarden Jahre lang stabile Temperaturen zwischen 20 und 50 Grad Celsius hätte aufrechterhalten können.
Diese Modelle setzten jedoch voraus, dass es auf dem Planeten bereits Wasser gab, und es ist fraglich, ob dies der Fall war.
Unabhängig davon, ob es dort Wasser gab oder nicht, sind sich die Wissenschaftler jedoch einig, dass es auf der Venus nicht angenehm blieb. Irgendwann divergierten Erde und Venus stark und Venus trat in die sogenannte außer Kontrolle geratene Treibhausphase ein. Die höheren Temperaturen führten dazu, dass das Oberflächenwasser verdampfte und sich in der Atmosphäre Wasserdampf bildete, der durch Sonnenlicht in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten wurde, der dann in den Weltraum verloren ging. In der Atmosphäre sammelten sich Treibhausgase, die die Temperaturen noch weiter ansteigen ließen. Man geht davon aus, dass die Venus dadurch zu dem höllischen Ort wurde, der sie heute ist.
Diese Veränderungen wirkten sich jedoch nicht nur auf die Atmosphäre des Planeten aus. Veränderungen in der Atmosphäre wirken sich auch auf die Tektonik des Planeten aus. Da sich die Oberfläche des Planeten schneller erwärmt als sein Inneres, kommt es innerhalb des Planeten zu weniger Materialbewegungen. Und aktive Tektonik, wie wir sie auf der Erde haben, gilt als wichtig für die Bewohnbarkeit, da sie das Klima stabilisiert. Bei geringerer tektonischer Aktivität könnte es für den Planeten schwieriger werden, Wasser zu recyceln, was ihn weniger gastfreundlich für potenzielles Leben macht.
„Wir wissen, dass die Venus heißer geworden ist. Wir wissen, dass es Wasser verloren hat. Diese bekannten Verluste werden die Tektonik verändern“, erklärte der Venus-Tektonikexperte Walter Kiefer vom Lunar And Planetary Institute. Allerdings sei es auch möglich, sagte Kiefer, dass es ein tektonisches Ereignis gewesen sei, das zuerst eingetreten sei und das veränderte Klima verursacht habe: „Das ist eine Henne-Ei-Frage.“
Wenn wir die Vergangenheit eines Planeten betrachten, müssen wir verstehen, wie der Planet als Ganzes funktioniert, sagte Kiefer: „Wir müssen uns die Venus als System vorstellen. Was machte das Klima? Was machten die Atmosphäre und die Ausgasungen in die Atmosphäre? Hat die Tektonik die atmosphärische Entwicklung vorangetrieben, oder hat die atmosphärische Entwicklung die tektonische Entwicklung vorangetrieben? Oder, was wahrscheinlicher ist, einiges von beidem.“
Der Teufel steckt in der Zeitskala
Es hilft, sich darüber im Klaren zu sein, was wir meinen, wenn wir über Bewohnbarkeit sprechen. Denn wenn man das Wort „bewohnbar“ hört, denkt man vielleicht an Faktoren wie Temperatur, Strahlung, Sauerstoff in der Atmosphäre – alles Dinge, die der Mensch zum Überleben braucht. Aber in Bezug auf die Planetenwissenschaft wird das Wort in einer viel eingeschränkteren Weise verwendet. Damit ist lediglich ein Planet gemeint, dessen Oberflächentemperaturen zwischen 0 und 100 Grad Celsius liegen und auf dem Wasser als Flüssigkeit vorliegen kann.
„Ich definiere die Bewohnbarkeit eines Planeten als die Fähigkeit, gemäßigte Oberflächenbedingungen aufrechtzuerhalten“, sagte Stephen Kane, Experte für die Bewohnbarkeit eines Planeten von der University of California, Riverside. „Das heißt, innerhalb eines engen Bereichs – und es ist ein außerordentlich enger Bereich –, um über einen langen Zeitraum flüssiges Oberflächenwasser zu ermöglichen.“
Dies wird durch alles beeinflusst, von Magnetfeldern über die Größe des Planeten bis hin zur Anwesenheit eines Mondes. Tatsächlich gibt es eine Menge Faktoren, die sich auf die Oberflächentemperaturen auswirken können, und es gibt keine einfache Möglichkeit, zu sagen, wie ein idealerweise bewohnbarer Planet aussehen würde.
Aber selbst wenn die Bedingungen perfekt wären und die Venus irgendwann in ihrer Geschichte die erforderlichen Oberflächentemperaturen gehabt hätte, reichte das möglicherweise immer noch nicht aus, um sinnvoll bewohnbar zu sein – und das liegt an den erforderlichen Zeitskalen. Grundsätzlich dauert es sehr, sehr lange, bis so etwas wie Leben entsteht.
„Der Schlüssel zur Bewohnbarkeit liegt nicht nur darin, die notwendige Temperatur für flüssiges Oberflächenwasser zu erreichen, sondern auch darin, diese aufrechtzuerhalten“, sagte Kane. „Und es aufrechtzuerhalten, ist der wirklich, wirklich schwierige Teil.“
Es steht zur Debatte, wie lange genau eine stabile Oberflächentemperatur für die Entstehung von Leben erforderlich ist und wie komplex das Leben ist, an das Sie denken, aber die dafür erforderlichen Zeitskalen liegen wahrscheinlich in der Größenordnung von Milliarden Jahren.
Das geschah auf der Erde, die Oberflächentemperaturen werden durch Prozesse wie Plattentektonik aufrechterhalten. Aber wir wissen ehrlich gesagt nicht, wie häufig das vorkommt. Vielleicht ähneln die meisten Gesteinsplaneten der Erde und verfügen über Plattentektonik oder andere Mechanismen, die es ihnen ermöglichen, über lange Zeiträume stabile Temperaturen im erforderlichen Bereich zu erreichen. Oder vielleicht ähneln die meisten Gesteinsplaneten eher der Venus, und die für Leben erforderlichen Bedingungen sind verschwindend selten.
Unser Planet könnte ein unwahrscheinlicher kosmischer Zufall sein.
Relevanz über das Sonnensystem hinaus
Angesichts der Ungewissheit über die frühere Bewohnbarkeit der Venus könnte es vernünftig erscheinen, zu fragen, warum uns das überhaupt interessieren sollte. Selbst wenn es eine kurze Zeitspanne gegeben hätte, in der Leben auf dem Planeten hätte entstehen können, ist die Wahrscheinlichkeit, dass dort jetzt noch etwas lebt, sehr gering. (Es gibt einige Theorien, dass in der Atmosphäre der Venus Mikroben leben könnten, aber die Beweise dafür werden bestenfalls heftig diskutiert.)
Aber Venus ist nicht nur für sich genommen wichtig. Es ist auch repräsentativ für andere Planeten in unserer Galaxie.
Der Grund, warum so viele Planetenforscher daran interessiert sind, die Venus und ihre Geschichte zu verstehen, liegt darin, dass sie uns viel darüber verraten kann, wie andere Planeten in anderen Systemen aussehen könnten. Während wir diese Welten nicht besuchen oder aus der Nähe beobachten können, können wir das mit der Venus tun. Wenn wir Exoplaneten verstehen wollen, und insbesondere wenn wir potenziell bewohnbare Exoplaneten identifizieren wollen, müssen wir zuerst die Planeten in unserem Hinterhof verstehen.
„Es wird sehr, sehr schwierig sein, die Bedingungen für einen Exoplaneten abzuleiten. „Es ist eine wirklich große Herausforderung“, sagte Kane. „Weil es eine Schlussfolgerung ist – wir fliegen nicht dorthin, wir landen nicht auf der Oberfläche eines Exoplaneten – also kommt die Schlussfolgerung von einem Modell.“ Und dieses Modell basiert auf Daten aus unserem Sonnensystem.
„Wenn wir es für unser Sonnensystem nicht richtig machen, machen wir es auch für einen Exoplaneten nicht richtig“, sagte er.
Wenn andererseits die Venus tatsächlich irgendwann bewohnbar war, dann öffnet das die Tür für die Möglichkeit, dass auch eine große Anzahl von Exoplaneten potenziell bewohnbar sein könnte.
„Wenn die Venus tatsächlich eine signifikante bewohnbare Zeit hatte, ist das meiner Meinung nach ziemlich bedeutsam“, sagte Kane. Es kann sein, dass dies ein Zustand ist, in den Gesteinsplaneten in einer bestimmten Entfernung von ihren Sternen auf natürliche Weise fallen, mit natürlichen Rückkopplungsschleifen eines Wasserkreislaufs, die dazu tendieren, dass an der Oberfläche flüssiges Wasser entsteht. „Und das würde uns viel darüber sagen, ob wir anderswo mit solchen Bedingungen rechnen können.“
Neue Missionen, neue Daten
Auch wenn wir noch nicht viel über die Geschichte der Venus wissen, werden wir bald mehr erfahren. Mit drei Missionen zur Erforschung der Venus im nächsten Jahrzehnt werden wir neue Messungen der Atmosphäre und Topographie des Planeten erhalten, die uns etwas über seine Geschichte erzählen können.
Durch die Betrachtung von Faktoren wie dem Verhältnis von Wasserstoff zu einem seiner Isotope, Deuterium, in der Atmosphäre der Venus können Wissenschaftler erkennen, ob der Planet im Laufe der Zeit erhebliche Mengen an Wasser verloren hat. Und indem sie die Mengen an Edelgasen messen, können sie herausfinden, wie die Atmosphäre durch Sonnenwinde weggeschwemmt wird und aus der Atmosphäre verloren geht. Andere Teile der kommenden Missionen werden weitere Informationen über die vulkanische Aktivität auf dem Planeten und über sein Inneres ans Licht bringen.
Diese drei Missionen werden uns dem Verständnis des komplexen, wunderschönen und höllischen Planeten nebenan einen Schritt näher bringen. Aber wo Wissenschaftler sind, gibt es immer mehr Fragen.
„Es wird eine zusätzliche Reihe von Hinweisen sein“, sagte Kiefer. „Werden wir alle Antworten haben? Nein. Wir werden mit weiteren Missionen zurückkommen, die wir brauchen. Aber es sind die nächsten Hinweise.“
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