Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Venus - eine ungleiche Schwester der Erde

29.11.2007
In der Atmosphäre des Nachbarplaneten toben Stürme mit doppelter Orkanstärke und Wasser entweicht in den Weltraum

Die europäische Raumsonde Venus Express beobachtet aus einer elliptischen Umlaufbahn den Nachbarplaneten der Erde. Die wissenschaftlichen Instrumente an Bord blicken unter den dichten Schleier aus Kohlendioxid und Stickstoff, mit dem die Venus ihr Antlitz verbirgt. Forscher am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung sitzen dabei in der ersten Reihe. Sie sind am Kamerasystem VMC und am Plasmainstrument ASPERA-4 maßgeblich beteiligt. Die VMC-Aufnahmen zeigen eine ungewöhnlich dynamische Atmosphäre, während ASPERA-4 erstmals beoachtet hat, wie Wasser vom Planeten in den Weltraum entweicht. (Nature, 29. November 2007)


Bilder der Südpolregion der Venus, aufgenommen mit der Venus Monitoring Camera (VMC) an Bord der ESA-Raumsonde Venus Express. Die Bilder a - c wurden im Juni 2006 aus einem Abstand von 65.000 Kilometern gewonnen, während die Aufnahme d aus dem Januar 2007 (Abstand 35.000 Kilometer) stammt. Foto e zeigt die gesamte beleuchtete Hemisphäre vom Südpol (links) bis zum Äquator (rechts). Bild: ESA/MPS für VMC-Team MPS/DLR-PF/IDA


Die Umlaufbahn von Venus Express durch den planetaren Schweif der Venus. Der Sonnenwind bläst von der linken Seite, der gelbe Bereich wird von planetaren Ionen dominiert, in der bläulichen Region drückt der Sonnenwind gegen die planetare Plasmawolke. Bild: ESA, modifiziert am MPS

"Die Raumsonde Venus Express hat bereits jetzt wesentlich zum besseren Verständnis der Venus beigetragen", sagt Dimitri Titov vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, der die Mission vorgeschlagen hat und wissenschaftlich koordiniert. "Wir sind aber erst am Anfang der Datenauswertung und wissen nicht, welche Überraschungen noch auf uns warten." Die ersten Ergebnisse erscheinen vielversprechend. Die Kamera VMC etwa hat erstmals sowohl globale, als auch kleinskalige Veränderungen in der dichten Venusatmosphäre beobachtet. Vor allem detaillierte Aufnahmen der Südpolregion des Planeten erregten Aufsehen. Gigantische, schnell wechselnde Wolkenwirbel treiben die Bewegung der unterschiedlichen Schichten an (Abb. 1).

Aus den Veränderungen, die aufeinander folgende Bilder zeigen, lassen sich zudem die Windgeschwindigkeiten bei verschiedenen Breiten in der Venusatmosphäre detailliert bestimmen. Sie betragen bis zu Breiten von 40 Grad maximal 400 Kilometer pro Stunde. Zu den Polargebieten hin wird es ruhiger, das heißt, die Windgeschwindigkeiten nehmen ab. Weiterhin identifizierten die Wissenschaftler kleinskalige Wellenphänomene in den Wolkenschichten, die dem besseren Verständnis der globalen Wolkenbewegung dienen.

Seit langer Zeit rätseln die Forscher, warum sich die Atmosphären von Erde, Mars und Venus so deutlich voneinander unterscheiden. Insbesondere war es nicht klar, wie ein Planet mit einem Schwerefeld ähnlich dem der Erde einen großen Teil seines Oberflächenwassers verlieren konnte. Nun geben Messungen des ASPERA-4 Instruments an Bord von Venus Express erstmals Hinweise auf eine Lösung dieses Problems.

Alle Planeten mit Atmosphäre sind von einer Wolke aus elektrisch geladenen Teilchen (Ionen) umgeben, da die ultraviolette Strahlung der Sonne die äußeren Gasschichten ionisiert, also aus den Atomverbänden die Elektronen herausschlägt. Die Gesetze der Photochemie bestimmen, dass die äußere Ionosphäre hauptsächlich aus Wasserstoff- und Sauerstoffionen besteht, da nur diese genügend Energie aufweisen, um gegen die Schwerkraftfesseln der Venus eine größere Entfernung von deren Oberfläche zu erreichen.

Die Sonne sendet einen stetigen Strom heißer Protonen und Heliumkerne in den interplanetaren Raum - den Sonnenwind. Im Gegensatz zur Erde ist die obere Atmosphäre der Venus nicht gegen diesen Ionenfluss durch ein Magnetfeld geschützt. Allerdings trägt der Sonnenwind selbst das Magnetfeld der Sonnenoberfläche mit sich, das sich wie ein Mantel um die Ionosphäre der Venus legt. Dieser Mantel bildet einerseits eine Barriere für den Sonnenwind, gleichzeitig aber auch eine Grenzschicht für den Abfluss planetarer Ionen. Daher war es bisher nicht klar, wie der Planet einen beträchtlichen Teil seiner Ionen verlieren konnte.

Das ASPERA-4 Experiment auf der Raumsonde Venus Express soll den Abfluss planetarer Ionen entlang der Umlaufbahn messen, während diese mit einer Periode von 24 Stunden einmal um den Planeten wandert (Abb. 2). Während des ersten Beobachtungsjahrs konnte nun der Ionenabfluss in großen Teilen der Umgebung des Planeten bestimmt werden. Das Ergebnis: Tatsächlich gibt es einen signifikanten Verlust von Sauerstoff-, Wasserstoff- und auch Heliumionen im Plasmaschweif, der sich hinter dem Planeten durch die Ablenkung des Sonnenwinds bildet.

Wie oben erwähnt, trägt der Sonnenwind das solare Magnetfeld mit sich, strömt dabei mit der sehr hohen Geschwindigkeit von 500 Kilometern pro Sekunde um den Planeten und induziert ein starkes elektrisches Feld in der Ionosphäre der Venus. Abbildung 3 zeigt die Messungen des ASPERA-4 Experiments in einer Koordinatenebene, die entlang dieses induzierten Feldes orientiert ist. Man erkennt, dass sich der Ionenabfluss in einer schmalen Region bündelt, die von einem positiven elektrischen Feld bestimmt wird. Das deutet darauf hin, dass das induzierte elektrische Feld stark genug ist, um Ionen aus der Ionosphäre zu ziehen. Das Verhältnis zwischen Sauerstoff- und Wasserstoffabfluss liegt ungefähr bei 1:2. Offenbar, so die Schlussfolgerung der Forscher, sind Wassermoleküle die ursprüngliche Quelle der Ionen. Denn in Wasser entspricht das Verhältnis von Sauerstoff und Wasserstoff ebenfalls 1:2.

Das VMC-Kamerasystem wurde in Zusammenarbeit zwischen dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS), dem Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie dem Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze (IDA) in Braunschweig konzipiert und gebaut. Darüber hinaus sind weitere Forschungseinrichtungen in Europa und in den USA an dem Projekt beteiligt. Das ASPERA-4 Experiment wurde in einer Kooperation europäischer und amerikanischer Weltrauminstitute, unter anderem vom Institut für Weltraumforschung (IRF) im schwedischen Kiruna und dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, konzipiert. Wissenschaftler dieser Institute sind nun mit der Bestimmung der Gesamtstärke des Ionenabflusses beschäftigt, um die Bedeutung dieses Prozesses für die Klimaentwicklung abzuschätzen.

Originalveröffentlichung:

W. J. Markiewicz et al.
Morphology and dynamics of the upper cloud layer of Venus
Nature, 29. November 2007
S. Barabash et al.
The loss of ions from Venus through the plasma wake
Nature, 29. November 2007

Dr. Bernd Wirsing | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de
http://www.mpg.de/bilderBerichteDokumente/dokumentation/pressemitteilungen/2007/pressemitteilung200711281/presselogin/

Weitere Berichte zu: ASPERA-4 Ion Luft- und Raumfahrt Planet Sonnensystemforschung Sonnenwind

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht APEX wirft einen Blick ins Herz der Finsternis
25.05.2018 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

nachricht Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie
23.05.2018 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics