Was uns die sterbliche Venus über das Leben auf anderen Welten erzählen kann

Obwohl Venus und Erde Schwesterplaneten sind, sind sie so unterschiedlich wie Himmel und Hölle. Die Erde ist ein Naturparadies, in dem trotz mehrfacher Massenaussterben das Leben unter seinem azurblauen Himmel überdauert hat. Andererseits ist die Venus ein heißer Planet mit Wolken aus Schwefelsäure und einem Atmosphärendruck, der stark genug ist, um einen Menschen zu zerquetschen.

Aber diese Schwestersache wird nicht verschwinden, weil beide Welten ungefähr die gleiche Masse und den gleichen Radius haben und nebeneinander liegende Gesteinsplaneten im inneren Sonnensystem sind. Warum sind sie so unterschiedlich? Was lehren uns Unterschiede über unsere Suche nach Leben?

Die internationale astronomische Gemeinschaft erkennt an, dass das Verständnis der Bewohnbarkeit von Planeten ein wesentlicher Bestandteil der Weltraumwissenschaft und Astrobiologie ist. Ohne ein besseres Verständnis der terrestrischen Planeten und ihrer Atmosphären, ob bewohnbar oder nicht, werden wir nicht wirklich wissen, was wir sehen, wenn wir einen entfernten Exoplaneten betrachten. Wenn wir einen Exoplaneten finden, der Lebenszeichen zeigt, werden wir ihn niemals besuchen, ihn genau studieren oder seine Atmosphäre spüren.

Dies verlagert die wissenschaftliche Aufmerksamkeit auf die terrestrischen Planeten unseres eigenen Sonnensystems. Nicht, weil sie bewohnbar erscheinen, sondern weil ein vollständiges Modell terrestrischer Planeten nicht vollständig sein kann, ohne diejenigen einzubeziehen, die wie ihre Schwester Venus fast buchstäblich Höllenlöcher sind.

Eine aktuelle Forschungsperspektive in Natürliche Astronomie untersucht, wie die beiden Planeten auseinander gingen und was zu dieser Divergenz geführt haben könnte. Es heißt „Venus als Anker für die Bewohnbarkeit des Planeten“.

Der Hauptautor ist Stephen Kane vom Department of Earth and Planetary Sciences der University of California, Riverside. Sein Co-Autor ist Paul Byrne vom Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences der Washington University in St. Louis.

„Ein vorrangiges Ziel der Planetenwissenschaft und Astrobiologie ist es, die Bewohnbarkeit des Planeten zu verstehen, einschließlich der unzähligen Faktoren, die die Entwicklung und Nachhaltigkeit gemäßigter Oberflächenumgebungen wie der Erde steuern“, schreiben Kane und Byrne.

„Die wenigen bedeutenden terrestrischen Planetenatmosphären im Sonnensystem stellen eine wesentliche Ressource für die Untersuchung dieser Bewohnbarkeitsfaktoren dar, aus denen Modelle für die Anwendung auf extrasolare Planeten konstruiert werden können.“

Aus ihrer Sicht bieten die Zwillinge unseres Sonnensystems unsere beste Gelegenheit zu untersuchen, wie ähnliche Planeten solch unterschiedliche Atmosphären haben können. Je mehr wir das verstehen, desto besser können wir verstehen, wie sich felsige Welten im Laufe der Zeit entwickeln und wie unterschiedliche Bedingungen die Bewohnbarkeit fördern oder einschränken.

Die Erde ist eine Ausnahme. Mit seinem gemäßigten Klima und den Oberflächengewässern ist es seit Milliarden von Jahren bewohnbar, trotz einiger klimatischer Episoden, die das Leben stark einschränkten. Aber wenn man sich den Mars ansieht, scheint er eine Zeit lang bewohnbar gewesen zu sein und dann seine Atmosphäre und sein Oberflächenwasser verloren zu haben. Die Situation auf dem Mars muss häufiger vorkommen als auf der Erde.

Es ist eine gewaltige Herausforderung, einen Exoplaneten zu verstehen, wenn wir nichts über seine Geschichte wissen. Wir sehen ihn nur einmal in seiner klimatischen und atmosphärischen Geschichte. Aber auch die Entdeckung Tausender Exoplaneten trägt dazu bei.

„Die Entdeckung Tausender Exoplaneten und die Bestätigung, dass terrestrische Planeten zu den häufigsten Typen gehören, bieten einen statistischen Rahmen für die Untersuchung planetarischer Eigenschaften und ihrer Entwicklung im Allgemeinen“, schreiben die Autoren.

Ein enger Bereich an Eigenschaften ermöglicht die Entstehung der Biochemie, und diese Eigenschaften sind möglicherweise nicht von Dauer. Wir müssen diese Eigenschaften und ihre Parameter identifizieren und ein besseres Verständnis der Bewohnbarkeit aufbauen. Aus dieser Sicht ist Venus eine Fundgrube an Informationen.

Aber Venus ist eine Herausforderung. Wir können nur mit Radar durch die dichten Wolken sehen, und seit der UdSSR in den 1980er Jahren hat niemand mehr versucht, dort ein Raumschiff zu landen, und die, die überlebt haben, haben nicht lange gedauert. Ohne bessere Daten können wir die Geschichte der Venus nicht verstehen. Die einfache Antwort ist, dass es näher an der Sonne ist. Aber es ist zu einfach, um nützlich zu sein.

„Der evolutionäre Weg der Venus zu ihrem aktuellen Treibhauszustand ist umstritten, da er traditionell auf ihre größere Nähe zur Sonne zurückgeführt wird“, erklären Kane und Byrne.

Doch wenn Wissenschaftler Venus und Erde genauer betrachten, entdecken sie viele grundlegende Unterschiede zwischen ihnen, die über ihre Entfernung von der Sonne hinausgehen. Sie haben unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten, unterschiedliche Neigungen und unterschiedliche Magnetfelder, um nur einige zu nennen. Das bedeutet, dass wir die Auswirkungen einer stärkeren Sonneneinstrahlung auf den Planeten nicht genau messen können.

Das ist der Hauptgedanke der Autoren. Aufgrund der Unterschiede zwischen Erde und Venus ist Venus wichtig für das Verständnis der Bewohnbarkeit felsiger Exoplaneten. „Die Venus bietet uns somit einen entscheidenden Anker im Diskurs über die Bewohnbarkeit von Planeten, da ihre Evolutionsgeschichte einen alternativen Weg zur erdbasierten Erzählung darstellt, auch wenn die Ursprünge der beiden Welten vermutlich ähnlich sind“, schreiben sie.

Die Autoren betonen, dass Oberflächenwasser das wesentliche Element für Leben ist. Die größere Frage ist jedoch, welche Faktoren bestimmen, wie lange Oberflächengewässer bestehen bleiben können. „Mit dieser Messung kann sich die Erforschung der Bewohnbarkeit des Planeten dann auf die Bedingungen konzentrieren, die es ermöglichen, über die gesamte geologische Zeit hinweg flüssiges Oberflächenwasser aufrechtzuerhalten“, schreiben sie.

Erde und Venus befinden sich am entgegengesetzten Ende des Spektrums der Bewohnbarkeit felsiger Planeten. Dies ist eine wichtige Lektion, die wir aus unserem eigenen Sonnensystem lernen können. Aus diesem Grund „ist es genauso wichtig, den Weg zu einem Venus-Szenario zu verstehen wie den Weg zur Bewohnbarkeit, der die Erde charakterisiert“, schreiben die Autoren.

Die beiden Forscher haben eine Liste einiger Faktoren zusammengestellt, die die Bewohnbarkeit auf der Erde und der Venus bestimmen.

Es gibt so viel, was wir über die Venus nicht wissen. Wie groß ist sein Kern? Gab es jemals Wasser? Einige Untersuchungen zeigen, dass die Atmosphäre des Planeten viel Sauerstoff enthielt, als er sein Wasser verlor und vollständig bewohnbar wurde. Wenn wir die gleiche Menge Sauerstoff auf einem entfernten Exoplaneten sehen würden, könnten wir dies als Lebenszeichen interpretieren. Großer Fehler. „Die Venus fungiert somit als Warnung für Interpretationen scheinbar sauerstoffreicher Atmosphären“, schreiben die Autoren.

Die Forschungsperspektive von Kane und Byrne ist ein Aufruf zum Handeln. Dies spiegelt wider, was aktuelle zehnjährige Umfragen sagen. „Jüngste dekadische Studien zur Astronomie und Astrophysik sowie zur Planetenwissenschaft und Astrobiologie unterstreichen beide die Notwendigkeit eines besseren Verständnisses der Bewohnbarkeit von Planeten als entscheidendes Ziel im Kontext der Astrobiologie“, schreiben sie. Für Autoren kann Venus die Anstrengung unterstützen.

Doch damit dies als Anker dienen kann, brauchen Wissenschaftler Antworten auf viele Fragen. Sie müssen die Atmosphäre in allen Höhenlagen gründlicher untersuchen. Sie müssen sein Inneres untersuchen und die Art und Größe seines Kerns bestimmen. Sie müssen unbedingt ein Raumschiff an die Oberfläche bringen und seine Geologie aus der Nähe untersuchen. Kurz gesagt, wir müssen auf der Venus das tun, was wir auf dem Mars getan haben.

Angesichts der lebensfeindlichen Umgebung der Venus ist dies eine Herausforderung. Es werden jedoch Missionen vorbereitet, um die Venus genauer zu erkunden. VERITAS, DAVINCI und EnVision sind allesamt Venus-Missionen, die für die 2030er Jahre geplant sind. Diese Missionen werden Wissenschaftlern die Antworten geben, die wir brauchen.

Wenn wir mehr über die Venus erfahren, müssen wir auch mehr über Exo-Venus erfahren. „Ein paralleler Ansatz zur Untersuchung der intrinsischen Eigenschaften der Venus ist die statistische Analyse des großen (und immer noch schnell wachsenden) Bestands an terrestrischen Exoplaneten“, schreiben die Autoren.

Wir leben im Zeitalter der Entdeckung von Exoplaneten. Wir haben mehr als 5.000 bestätigte Exoplaneten entdeckt und die Zahl wächst weiter. Wir starten Raumschiffe, um die interessantesten davon genauer zu untersuchen. Aber irgendwann werden sich die Dinge ändern. Wie viele sollten wir katalogisieren? Reichen 10.000? 20.000? 100.000?

Im Moment ist alles neu und die Aufregung über die Entdeckung anderer Exoplaneten, insbesondere felsiger Planeten in bewohnbaren Zonen, ist verständlich. Aber irgendwann werden wir eine Art Schwelle sinkender Erträge erreichen. Um sie zu verstehen, könnten wir unsere Bemühungen sinnvoller darauf konzentrieren, die Venus und ihre so unterschiedliche Entwicklung zu untersuchen.

Genau wie Kane und Byrne vorschlagen.