Nachweis aktiver Vulkane – endlich

Die Venus hat fast die gleiche Größe, Masse und Dichte wie die Erde. Daher sollte es in seinem Inneren (durch den Zerfall radioaktiver Elemente) ungefähr mit der gleichen Geschwindigkeit Wärme erzeugen wie die Erde. Auf der Erde entweicht diese Wärme hauptsächlich durch Vulkanausbrüche. In einem durchschnittlichen Jahr brechen mindestens 50 Vulkane aus.

Aber trotz jahrzehntelanger Suche haben wir bis jetzt keine eindeutigen Anzeichen von Vulkanausbrüchen auf der Venus gesehen. Eine neue Studie des Geophysikers Robert Herrick von der University of Alaska, Fairbanks, über die er diese Woche auf der Lunar & Planetary Science Conference in Houston berichtete und in der Zeitschrift veröffentlichte Wissenschafthat endlich einen der Vulkane des Planeten auf frischer Tat ertappt.

Es ist nicht einfach, die Oberfläche der Venus zu untersuchen, da sie eine dichte Atmosphäre mit einer ununterbrochenen Wolkenschicht in einer Höhe von 45 bis 65 km aufweist, die für die meisten Strahlungswellenlängen, einschließlich sichtbarem Licht, undurchlässig ist. Die einzige Möglichkeit, eine detaillierte Ansicht des Bodens über den Wolken zu erhalten, besteht darin, ein Radar zu verwenden, das von einem umlaufenden Raumschiff nach unten gerichtet ist.

Eine als Apertursynthese bekannte Technik wird verwendet, um ein Bild der Oberfläche aufzubauen. Dies kombiniert die unterschiedliche Stärke der vom Boden zurückgeworfenen Radarechos – einschließlich der Zeitverzögerung zwischen Senden und Empfang, plus geringfügige Frequenzverschiebungen, je nachdem, ob sich das Raumfahrzeug dem Ursprung eines bestimmten Echos nähert oder sich von ihm entfernt. Das resultierende Bild sieht eher wie ein Schwarz-Weiß-Foto aus, außer dass die helleren Bereiche normalerweise raueren Oberflächen und die dunkleren Bereiche glatteren Oberflächen entsprechen.

Die Magellan-Sonde der NASA umkreiste die Venus von August 1990 bis Oktober 1994 und kartierte mit dieser Art von Radartechnik die Oberfläche des Planeten mit einer räumlichen Auflösung von bestenfalls etwa hundert Metern. Es zeigte sich, dass über 80 % der Oberfläche von Lavaströmen bedeckt sind, aber wie vor kurzem die jüngsten von ihnen ausgebrochen sind und ob es heute noch zu Ausbrüchen kommt, blieb für die nächsten drei Jahrzehnte ein Rätsel.

Es gab verschiedene Hinweise auf Aktivität von Raumfahrzeugen, die in und manchmal durch die Wolken spähten – was darauf hindeutet, dass die Felsen dort so jung sind, dass ihre Mineralien noch nicht durch die Reaktion mit der sauren Atmosphäre verändert wurden und es sich daher um frisch ausgebrochene Lava handelt. Thermische Anomalien, die aktiven Lavaströmen entsprechen könnten, wurden ebenfalls entdeckt, ebenso wie vorübergehende lokale Schluckaufe in der atmosphärischen Schwefeldioxidkonzentration – ein weiteres mögliches Zeichen für Vulkanausbrüche. Aber keines davon war vollständig überzeugend.

Vulkanschlot entdeckt

Die neue Studie scheint die Sache nun geklärt zu haben, indem sie Veränderungen an der Oberfläche aufzeigt, die wirklich auf vulkanische Aktivität zurückzuführen sein müssen. Die Autoren verbrachten Hunderte von Stunden damit, Magellan-Radarbilder von Teilen der Venus zu vergleichen, die mehr als einmal abgebildet worden waren, um nach neuen oder veränderten Merkmalen auf der Oberfläche zu suchen.

Sie konzentrierten sich auf die vielversprechendsten Vulkanregionen und entdeckten schließlich ein Beispiel, bei dem sich Details auf einem im Oktober 1991 aufgenommenen Bild von denen auf einem Bild vom Februar desselben Jahres unterscheiden. Die beobachteten Veränderungen lassen sich am besten durch einen Vulkanausbruch innerhalb dieses Zeitfensters erklären.

Die Verwendung von Radarbildern zur Überprüfung von Oberflächenänderungen ist schwierig, da das Erscheinungsbild selbst einer sich nicht ändernden Oberfläche je nach Oberflächenneigung und Blickrichtung unterschiedlich sein kann. Die Forscher führten jedoch Simulationen durch, um zu verifizieren, dass die beobachteten Veränderungen nicht auf diese Dinge zurückzuführen sein könnten.

Die gepaarten Bilder zeigen einen ursprünglich fast kreisförmigen Vulkankrater mit einem Durchmesser von etwa 1,5 km, der sich zwischen Februar und Oktober verdoppelte, indem er sich nach Osten ausdehnte. Es wurde auch flacher, und die Autoren schlagen vor, dass der Krater ein Vulkanschlot ist, der teilweise einstürzte und im Oktober größtenteils mit frischer Lava gefüllt wurde.

Es gibt wahrscheinlich auch neue Lavaströme, die sich mehrere Kilometer den Hang hinunter erstrecken, nördlich des Kraters, die entweder über den Kraterrand geflutet sind oder aus einer damit verbundenen Spalte ausgetreten sind. Der aktive Krater liegt hoch auf Maat Mons, einem der größten Vulkane der Venus, dessen Gipfel 5 km über den umliegenden Ebenen liegt.

Zukünftige Missionen

Die meisten Planetenforscher erwarteten bereits, dass die Venus vulkanisch aktiv sein würde. Der Fokus der Aufmerksamkeit wird sich nun sicherlich darauf richten, wie oft und an wie vielen Orten Eruptionen auf der Venus stattfinden. Die größte Überraschung bei all dem ist, dass es so lange gedauert hat, bis jemand die Beweise für Oberflächenveränderungen gefunden hat, die seit 30 Jahren in den Magellan-Daten lauern.

Die Wahrscheinlichkeit, anhaltenden Vulkanismus zu finden und zu untersuchen, ist einer der Hauptgründe für die Veritas-Mission der NASA und die EnVision-Mission der Esa (beide genehmigt im Jahr 2021). Jeder wird ein besseres Bildgebungsradar als Magellan tragen. EnVision soll 2034 seine Umlaufbahn um die Venus erreichen. Ursprünglich hätte Veritas schon mehrere Jahre vorher dort sein sollen, doch der Zeitplan hat sich verzögert.

Da die DaVinci-Mission der NASA wahrscheinlich ein oder zwei Jahre vor ihnen ankommt und während ihres Abstiegs optische Bilder von unterhalb der Wolken liefert, steht uns in etwa zehn Jahren eine aufregende Zeit bevor.

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz neu veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.