Trotz der höllischen Bedingungen von heute war die Venus vielleicht einmal eine einladende Welt. Es ist nur ein bisschen kleiner als die Erde, und wenn Wasser auf die gleiche Weise zu beiden Planeten gelangt wäre, hätte die Venus auf ihrer Oberfläche einst Ozeane beherbergen können. Irgendwann jedoch stieg seine Atmosphäre in einem außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt auf, und jetzt sind die Oberflächentemperaturen heiß genug, um Blei zu schmelzen.
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Planetenforscher haben versucht herauszufinden, was mit der armen Venus passiert ist, um diese dramatische Transformation auszulösen. Jetzt bieten Simulationen eine faszinierende - wenn auch noch sehr frühe - Theorie: Venus entwickelte nach einer Kollision mit einem texanischen Objekt eine erstickende Atmosphäre.
Cedric Gillmann vom Royal Observatory of Belgium und seine Kollegen simulierten, was passieren würde, wenn Objekte unterschiedlicher Größe gegen die Venus stoßen würden. Sie stellten fest, dass unmittelbare Effekte, wie das Einblasen eines Teils der Atmosphäre in den Weltraum, nur geringfügige Veränderungen verursachten, von denen sich der Planet schnell erholen konnte. Aber ein bedeutender Einfluss hätte tief im Erdmantel Veränderungen hervorrufen können, die die Geologie und Atmosphäre des Planeten über Hunderte von Millionen von Jahren hinweg verändert haben könnten, insbesondere, wenn die Venus noch relativ jung gewesen wäre.
"Es gibt Zeiträume, in denen ein großer Aufprall ausreichen kann, um eine kühle Oberfläche in eine heiße Oberfläche zu verwandeln und die Geschichte des Planeten zu verändern", sagt Gillmann.
Wenn ein kugelförmiges Objekt zwischen 500 und 1.000 Meilen auf die Venus auftrifft, hätte die Energie des kollidierenden Objekts den oberen Mantel nach ihren Modellen so stark erhitzt, dass er schmilzt. Dieser geschmolzene Teil wäre an die Oberfläche gestiegen und hätte sich in einer langen, flachen Schicht direkt unter der Kruste ausgebreitet. Wasser und Kohlendioxid im Mantel könnten dann als Gase an die Oberfläche freigesetzt werden, was zu einer signifikanten Verschiebung der Atmosphäre des Planeten hätte führen können.
Wenn die Venus früh genug in ihrem Leben einen Aufprall erlitten hätte, hätte der stärkere Sonnenwind, der von einer aktiveren jungen Sonne ausgeht, das aus dem Mantel freigesetzte Wasser entfernen und einen trockeneren Planeten zurücklassen können. Wenn der größte Teil des Wassers des Planeten frühzeitig aus dem Mantel gezogen wird, bleibt wenig übrig, um in der Atmosphäre gefangen zu werden, sobald sich die Sonnenaktivität beruhigt. Die daraus resultierende dichte Atmosphäre, die reich an Kohlendioxid ist, würde dazu beitragen, den Planeten dramatisch zu erhitzen, berichtet das Team in der April-Ausgabe von Icarus .
"Eine große Kollision wird nicht nur die Bildung großer Krater auf der Oberfläche beeinflussen, sondern kann auch die Atmosphäre durch eine Reihe von Prozessen beeinflussen", sagte Simone Marchi vom Southwest Research Institute in Colorado, die nicht an der Forschung beteiligt war . "[Die neue Studie] konzentriert sich auf einen Effekt, der in der Vergangenheit vielleicht nicht vollständig untersucht wurde - was genau mit der inneren Entwicklung des Planeten geschieht."
Auswirkungen von Objekten dieser Größe sind selten. Anderen Studien zufolge stoßen Körper von etwa der Größe des Zwergplaneten Ceres, der 951 Kilometer breit ist, ungefähr einmal in ihrem Leben auf Planeten ein. Größere Objekte sind noch seltener.
"In den letzten drei Milliarden Jahren dürften solche Auswirkungen nicht aufgetreten sein", sagt Gillmann. Dennoch wissen wir, dass das frühe Sonnensystem eine Periode durchlief, die als Spätbombardement bezeichnet wurde, als Fragmente von Protoplaneten in die felsigen Welten in der Nähe der Sonne zerschmetterten und Dutzende von Kratern hinterließen. Und es gibt viele Beweise dafür, dass die Erde in ihrer Jugend einen bedeutenden Zusammenstoß erlitten hat. Wissenschaftler glauben, dass ein marsgroßer Körper auf unseren Planeten eingeschlagen ist und das Material herausgearbeitet hat, das den Mond geformt hat.
Warum hat die Erde keinen Super-Treibhauseffekt entwickelt? Das kollidierende Objekt ist schätzungsweise viel größer - ungefähr 4.000 Meilen breit. Ein derart drastischer Aufprall hätte die Erdoberfläche vollständig entfernt und reformiert, sodass sie im Wesentlichen zurückgesetzt werden konnte. Auf der Venus wäre die Kruste jedoch intakt geblieben, und nur ein kleiner Teil des Mantels könnte in die Atmosphäre des Planeten entweichen.
Radarkarten der Venusoberfläche zeigen eine von vulkanischen Strukturen dominierte Welt. (NASA / JPL) Wenn ein massiver Aufprall die Venus wirklich so stark getroffen hat, dass sich die Atmosphäre verändert, sind andere Effekte nicht ohne weiteres erkennbar. Die Oberfläche des Planeten ist ziemlich jung und mit Lava bedeckt, die von einem Aufprall oder von seinen einst aktiven Vulkanen stammen könnte. Es gibt jedoch mehr indirekte Hinweise. Der Planet hat eine seltsam langsame Rotation - ein Tag auf der Venus ist länger als sein Jahr - und dreht sich im Vergleich zu den anderen Planeten im Sonnensystem rückwärts.
Frühere Studien haben gezeigt, dass der seltsame Spin der Venus durch einen starken Aufprall verursacht worden sein könnte. Ein signifikanter Impaktor ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit, die Atmosphäre des Planeten aufzuheizen. Vulkane, die im Laufe von Milliarden von Jahren ausbrechen, könnten auch Kohlendioxid vom Erdmantel an die Oberfläche befördert haben und den Planeten im Laufe seiner Geschichte aufheizen.
Marchi fügt hinzu, dass er detailliertere Schätzungen über die Menge und Zusammensetzung der Gase, die aus den verschiedenen Kollisionen entfernt wurden, gesehen haben möchte, Faktoren, die davon abhängen würden, wann in der Geschichte des Planeten ein Aufprall stattgefunden hat.
"Dies ist ein sehr grundlegender Prozess, nicht nur für die Venus, sondern für alle terrestrischen Planeten", sagt er.
Eine der größten Schwierigkeiten bei der Erstellung detaillierterer Modelle ist die Tatsache, dass nur sehr wenige Daten zur Verfügung stehen. Während der Mars in den letzten 40 Jahren eine Reihe von Roboterbesuchern empfangen hat, hat der "böse Zwilling" der Erde viel weniger Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
"Im Moment haben wir einfach nicht viele Informationen über die Geschichte der Venus, was uns helfen könnte, Beweise für eine Auswirkung zu finden", sagt Gillmann. "Wir hoffen, dass weitere Missionen und Beobachtungen Bereiche finden, die älter sein könnten."
