Wetenschap
Vergeleken met miljarden jaren geleden heeft Venus bijna geen water:nieuw onderzoek kan onthullen waarom
Planetaire wetenschappers van de Universiteit van Colorado Boulder hebben ontdekt hoe Venus, de verschroeiende en onbewoonbare buur van de aarde, zo droog werd.
De nieuwe studie vult een grote leemte op in wat de onderzoekers 'het waterverhaal op Venus' noemen. Met behulp van computersimulaties ontdekte het team dat waterstofatomen in de atmosfeer van de planeet de ruimte in suizen via een proces dat bekend staat als 'dissociatieve recombinatie', waardoor Venus elke dag ongeveer twee keer zoveel water verliest vergeleken met eerdere schattingen.
Het team publiceerde hun bevindingen op 6 mei in het tijdschrift Nature .
De resultaten kunnen helpen verklaren wat er met water gebeurt op een groot aantal planeten in de Melkweg.
"Water is erg belangrijk voor het leven", zegt Eryn Cangi, onderzoekswetenschapper bij het Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) en co-hoofdauteur van het nieuwe artikel. "We moeten de omstandigheden begrijpen die vloeibaar water in het universum ondersteunen, en die kunnen de zeer droge toestand van Venus vandaag de dag hebben veroorzaakt."
Venus, voegde ze eraan toe, is duidelijk uitgedroogd. Als je al het water op aarde zou nemen en het als jam op toast over de planeet zou verspreiden, zou je een vloeibare laag krijgen van ongeveer 3 kilometer diep. Als je hetzelfde zou doen op Venus, waar al het water in de lucht zit, zou je slechts 3 centimeter overhouden, nauwelijks genoeg om je tenen nat te maken.
"Venus heeft 100.000 keer minder water dan de aarde, ook al heeft het in principe dezelfde grootte en massa", zegt Michael Chaffin, mede-hoofdauteur van het onderzoek en wetenschappelijk onderzoeker bij LASP.
In het huidige onderzoek gebruikten de onderzoekers computermodellen om Venus te begrijpen als een gigantisch chemisch laboratorium, waarbij ze inzoomden op de diverse reacties die plaatsvinden in de wervelende atmosfeer van de planeet. De groep meldt dat een molecuul genaamd HCO + (een ion bestaande uit elk één atoom waterstof, koolstof en zuurstof) hoog in de atmosfeer van Venus kan de boosdoener zijn achter het ontsnappende water van de planeet.
Voor Cangi, mede-hoofdauteur van het onderzoek, onthullen de bevindingen nieuwe hints over waarom Venus, die er ooit vrijwel identiek uitzag als de aarde, vandaag de dag vrijwel onherkenbaar is.
"We proberen erachter te komen welke kleine veranderingen er op elke planeet hebben plaatsgevonden om ze naar deze enorm verschillende staten te drijven", zegt Cangi, die in 2023 haar doctoraat in astrofysische en planetaire wetenschappen behaalde aan CU Boulder.
Het water morsen
Venus, merkte ze op, was niet altijd zo'n woestijn.
Wetenschappers vermoeden dat de planeet miljarden jaren geleden, tijdens de vorming van Venus, ongeveer evenveel water ontving als de aarde. Op een gegeven moment sloeg de catastrofe toe. Koolstofdioxidewolken in de atmosfeer van Venus veroorzaakten het krachtigste broeikaseffect in het zonnestelsel, waardoor de temperatuur aan het oppervlak uiteindelijk steeg tot een verzengende temperatuur van 900 graden Fahrenheit. Daarbij verdampte al het water van Venus tot stoom, en het meeste verdween de ruimte in.
Maar die oude verdamping kan niet verklaren waarom Venus zo droog is als nu, of hoe het water blijft verliezen in de ruimte.
"Als analogie:stel dat ik het water in mijn waterfles heb gedumpt. Er zouden nog steeds een paar druppels over zijn", zei Chaffin.
Op Venus verdwenen echter ook vrijwel al die overgebleven druppels. De boosdoener is volgens het nieuwe werk de ongrijpbare HCO + .
Missies naar Venus
Chaffin en Cangi legden uit dat water zich in de hogere atmosferen van planeten vermengt met koolstofdioxide om dit molecuul te vormen. In eerder onderzoek rapporteerden de onderzoekers dat HCO + kan er verantwoordelijk voor zijn dat Mars een groot deel van zijn water verliest.
Zo werkt het op Venus:HCO + wordt voortdurend in de atmosfeer geproduceerd, maar individuele ionen overleven niet lang. Elektronen in de atmosfeer vinden deze ionen en recombineren om de ionen in tweeën te splitsen. Tijdens dit proces vliegen waterstofatomen weg en kunnen zelfs volledig de ruimte in ontsnappen, waardoor Venus wordt beroofd van een van de twee componenten van water.
In het nieuwe onderzoek berekende de groep dat de enige manier om de droge toestand van Venus te verklaren was als de planeet grotere hoeveelheden HCO + herbergde dan verwacht. in zijn atmosfeer. Er is één wending aan de bevindingen van het team. Wetenschappers hebben nog nooit HCO + waargenomen rond Venus. Chaffin en Cangi suggereren dat dit komt omdat ze nooit de instrumenten hebben gehad om er goed uit te zien.
Terwijl tientallen missies de afgelopen decennia Mars hebben bezocht, zijn er veel minder ruimtevaartuigen naar de tweede planeet vanaf de zon gereisd. Geen van hen heeft instrumenten bij zich die de HCO + kunnen detecteren die de nieuw ontdekte ontsnappingsroute van het team aandrijft.
"Een van de verrassende conclusies van dit werk is dat HCO + zou eigenlijk een van de meest voorkomende ionen in de atmosfeer van Venus moeten zijn,' zei Chaffin.
De afgelopen jaren hebben echter steeds meer wetenschappers hun zinnen gezet op Venus. NASA's geplande Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gassen, Chemistry, and Imaging (DAVINCI) missie zal bijvoorbeeld een sonde door de atmosfeer van de planeet laten vallen, helemaal tot aan de oppervlakte. De lancering staat gepland voor het einde van dit decennium.
DAVINCI kan HCO + niet detecteren , ook niet, maar de onderzoekers hebben goede hoop dat een toekomstige missie dat zou kunnen doen, waarbij een ander belangrijk stuk van het verhaal van water op Venus zou worden onthuld.
"Er zijn niet veel missies naar Venus geweest," zei Cangi. "Maar nieuw geplande missies zullen tientallen jaren aan collectieve ervaring en een bloeiende interesse in Venus benutten om de extremen van planetaire atmosferen, evolutie en bewoonbaarheid te onderzoeken."