Die Glorie der Venus

Der Schleier aus Wolken, der die Venus umgibt, ist ebenso schön wie lebensfeindlich: Ätzende Schwefelsäure bildet seinen Hauptbestandteil. Zusammen mit der dichten Atmosphäre, die in erster Linie aus Kohlendioxid besteht, sorgt die Wolkendecke für einen extremen Treibhauseffekt: Auf der Oberfläche des Planeten herrschen Temperaturen von mehr als vierhundert Grad. Die genaue Zusammensetzung der cremig-gelben Wolken ist jedoch noch immer unklar. Bereits vor fast neunzig Jahren hatten bodengebundene Beobachtungen gezeigt, dass die Wolken ultraviolettes Licht bestimmter Wellenlängen schlucken. Schwefelsäure allein kann für diesen Effekt nicht verantwortlich sein. Mögliche Kandidaten für den unbekannten Stoff gab es seitdem reichlich: Bromwasserstoffsäure, amorpher Schwefel, gasförmiges Chlor und sogar Bakterien wurden ins Spiel gebracht. Doch Gewissheit gab es nicht.

Nun kommt Hilfe von der Venus selbst. Wissenschaftler unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) haben kürzlich eine Glorie auf unserem Nachbarplaneten aufgenommen und untersucht. Dabei gelang ihnen erstmals ein Foto einer solchen Erscheinung auf einem fremden Planeten. Die Glorie, die sich deutlich in den Daten des Kamerasystems Venus Monitoring Camera der ESA-Raumsonde Venus Express abzeichnet, kann nur unter sehr speziellen Bedingungen entstehen: So müssen die Tröpfchen (oder möglicherweise festen Kristalle) in den Wolken, die das Sonnenlicht streuen, absolut kugelförmig und von einheitlicher Größe sein. Die Breite der konzentrischen Ringe sowie ihre relativen Intensitäten erlauben dann Rückschlüsse auf Brechungseigenschaften und Größe. 

Die wichtigste Voraussetzung, um eine Glorie zu beobachten, sei der richtige Beobachtungsstandort, erklärt Wojciech Markiewicz vom MPS, Erstautor der neuen Studie. Das gelte sowohl auf der Erde als auch auf der Venus. Der Beobachter müsse sich genau auf einer Linie zwischen Wolke und Sonne befinden. Die Tröpfchen in den Wolken reflektieren das Licht der Sonne je nach seiner Wellenlänge in einem unterschiedlichen Winkel; dem Beobachter zeigt sich dann der eigene Schatten auf der Wolkendecke umgeben von konzentrischen Kreisen in den Farben eines Regenbogens.

Seit April 2011 wurde die Raumsonde Venus Express, die seit 2006 um unseren Nachbarplaneten kreist, mehr als zwölfmal an einen geeigneten Beobachtungsstandort manövriert. „Auch in unserem Bild würde sich im Zentrum der Glorie eigentlich der Schatten des Beobachters, also der Raumsonde, zeigen“, erklärt Markiewicz. Allerdings trennten ungefähr 6000 Kilometer Sonde und Wolkendecke. Aus dieser Entfernung erscheint der Schatten der nur wenige Meter großen Sonde so klein, dass die Kamera ihn nicht auflösen kann. Die Glorie selbst erstreckte sich über mindestens 1200 Kilometer.

Das Bild ist nicht nur eindrucksvoll, sondern auch von hohem wissenschaftlichem Wert. Neben den Anteilen des sichbaren Lichts enthält es außerdem Beiträge aus dem ultravioletten und dem infraroten Spektralbereich, die sich als Falschfarben visualisieren lassen. Am Computer simulierten die Forscher die optischen Vorgänge, welche die Glorie entstehen lassen, und versuchten so, die Erscheinung genau zu rekonstruieren. Dabei variierten sie Parameter wie Größe und Brechungsindex der Tröpfchen. „In unseren Rechnungen lässt sich die Glorie, die wir beobachtet haben, mit reiner Schwefelsäure nicht reproduzieren“, so Markiewicz. Die Simulationen zeigen, dass ein weiterer Stoff im Spiel sein muss. Möglicherweise ist dies der seit Langem gesuchte unbekannte UV-Absorber. Besonders Schwefelsäure-Tröpfchen mit einem Kern aus Eisenchlorid oder einer äußeren Schicht aus reinem Schwefel erwiesen sich als vielversprechende Kandidaten.

Venus Express ist eine Mission der Europäischen Weltraumagentur ESA. Die Raumsonde startete 2005 ins All und erforscht seit 2006 die Venus. Mit an Bord befindet sich die Venus Monitoring Camera, die unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung entwickelt und gebaut wurde.

MPS / FM