Der Heiligenschein der Venus
Seit 2006 kommt die ESA-Sonde Venus Express ihrem Ziel immer wieder bis auf 165 Kilometer nahe. Nun melden Wojciech Markiewicz und Kollegen erstmals die Sichtung von „Glorien“, also farbigen Lichtringen in den Venuswolken. Im Interview erklärt der Chefwissenschaftler des Kamera-Experiments, was das Phänomen über die rätselhafte Planetennachbarin verrät.
Herr Markiewicz, die Bilder der Venus Monitoring Camera (VMC) flimmern täglich über Ihren Bürocomputer am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen. Konnten Sie bereits den Wolkenschleier lüften, der unsere Planetenschwester einhüllt?
Naja, wenn die Venus unsere Schwester sein soll, dann handelt es sich um sehr ungleiche Geschwister. Betrachtet man einige Kenndaten, so erinnert sie zwar an die Erde: Mit 95 Prozent gleicht ihr Durchmesser frappierend dem unserer Erde, ähnliches gilt für die mittlere Dichte und die Planetenmasse. Aber wegen ihres enormen Treibhausklimas wird die Venus eher mit der Hölle verglichen. Denn die Temperaturen erreichen am Boden mehr als 400 Grad Celsius, selbst nachts fallen sie kaum.
Hinzu kommt der verglichen mit der Erde über 90-fache atmosphärische Druck, mit dem die dichte Gashülle aus Kohlendioxid auf der Oberfläche lastet. Für Satelliten wie Venus Express ist der dicke Wolkenteppich, er besteht größtenteils aus Schwefelsäure, ein Problem: Der Blick vom Weltall zum Boden ist verstellt. Mit den neuen Vermessungen der Glorien durch die VMC haben wir den Venuswolken einige Geheimnisse entrissen – so gesehen haben wir den Venus-Schleier tatsächlich etwas gelüftet.
Worum geht es dabei?
Um eine Glorie zu sehen, muss der Beobachtungsstandort stimmen. Auf der Erde kann das zum Beispiel bei Flugreisen der Fall sein. Der Beobachter im Flugzeug muss sich genau auf einer Linie zwischen Wolkendecke und Sonne befinden, dann fällt der Flugzeugschatten auf die Wolkendecke.
Bei dieser Anordnung können die Tröpfchen in den Wolken das Sonnenlicht so zurück streuen, dass der Schatten des Flugzeugs von konzentrischen Farbringen umgeben ist. Dieses optische Phänomen nennt man Glorie.
Der Schatten bekommt einen Lichtkranz, wie ein Heiligenschein auf einem alten Gemälde. Sehr hübsch, aber was hat das mit der Erforschung der Venus zu tun?
Das gleiche funktioniert auch auf der Venus, der „Beobachter“ ist dann unsere Venus-Express-Sonde. Da wir wissen, dass nur bestimmte winzige flüssige oder feste Partikel geeignet sind, um die gemessenen Glorien-Phänomene zu erzeugen, können wir die Daten der Bordkameraverwenden, um die Tröpfchen in den obersten Wolkendecke zu charakterisieren. Das ist auch nötig, denn die Wolken geben immer noch Rätsel auf.
Wir verstehen beispielsweise noch nicht, was wir auf den Fotos der Venus im ultravioletten Licht sehen. Während der Planet im sichtbaren Licht völlig konturlos ist, bietet er nämlich im UV-Licht ausgeprägte helle und dunkle Kontraste.
Was sind das für Substanzen, die in den Wolken UV-Licht so stark absorbieren? Dieser unbekannte UV-Absorber wird selbst nach Jahrzehnten moderner Venusforschung immer noch gesucht. Wir sind nun einer Antwort näher gerückt.
Was haben Sie herausgefunden?
Zunächst ist klar: Die Tröpfchen sind perfekt kugelförmig, denn nur kleine Kugeln können Glorien bewirken. Am Computer haben wir die optischen Vorgänge, die solche Glorien entstehen lassen nachgestellt. Dabei variiert man Parameter wie Größe und Brechungsindex der Tröpfchen.
Es zeigt sich, dass manche Glorien sich mit reiner Schwefelsäure nicht reproduzieren lassen, bei diesen Erscheinungen muss also eine weitere Substanz im Spiel sein. Besonders Schwefelsäure-Tröpfchen mit einem Radius von 0,0012 Millimetern mit einem Kern aus Eisenchlorid oder einer äußeren Schicht aus reinem Schwefel sind vielversprechende Kandidaten. Die Beimengungen machen nur ein kleines Volumen aus, zwischen 0,8 und 3 Prozent. Solche Mixturen sind möglicherweise der lange gesuchte UV-Absorber.
Das Auge von Venus Express
1270 Kilogramm wiegt der erste europäische Venus-Satellit, davon entfallen allerdings 570 Kilogramm auf Treibstoff. Seine sieben wissenschaftlichen Instrumente bringen zusammen 93 Kilogramm auf die Wage.
Dazu gehört die„Venus Monitoring Camera“ (VMC), die unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung zusammen mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin und dem Institut für Datentechnik der TU Braunschweig gebaut wurde. Das kompakte Gerät, das kaum 1,8 Kilogramm wiegt, hat ein Gesichtsfeld von 17,5 Grad, die Venus passt im entferntesten Punkt des elliptischen Orbits gerade komplett ins Bild.
Je nach Distanz variiert die Auflösung zwischen 200 Metern und 50 Kilometern. Vier verschiedene Wellenlängen, vom UV über das sichtbare Licht bis zum Infraroten, werden simultan auf dem gleichen Sensor abgebildet. Jede Wellenlänge nutzt dabei eine Teilfläche des lichtempfindlichen Chips.
